Merge tag 'samsung-defconfig-5.4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / mm / vmscan.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *  linux/mm/vmscan.c
4  *
5  *  Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
6  *
7  *  Swap reorganised 29.12.95, Stephen Tweedie.
8  *  kswapd added: 7.1.96  sct
9  *  Removed kswapd_ctl limits, and swap out as many pages as needed
10  *  to bring the system back to freepages.high: 2.4.97, Rik van Riel.
11  *  Zone aware kswapd started 02/00, Kanoj Sarcar (kanoj@sgi.com).
12  *  Multiqueue VM started 5.8.00, Rik van Riel.
13  */
14
15 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
16
17 #include <linux/mm.h>
18 #include <linux/sched/mm.h>
19 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/gfp.h>
21 #include <linux/kernel_stat.h>
22 #include <linux/swap.h>
23 #include <linux/pagemap.h>
24 #include <linux/init.h>
25 #include <linux/highmem.h>
26 #include <linux/vmpressure.h>
27 #include <linux/vmstat.h>
28 #include <linux/file.h>
29 #include <linux/writeback.h>
30 #include <linux/blkdev.h>
31 #include <linux/buffer_head.h>  /* for try_to_release_page(),
32                                         buffer_heads_over_limit */
33 #include <linux/mm_inline.h>
34 #include <linux/backing-dev.h>
35 #include <linux/rmap.h>
36 #include <linux/topology.h>
37 #include <linux/cpu.h>
38 #include <linux/cpuset.h>
39 #include <linux/compaction.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/rwsem.h>
42 #include <linux/delay.h>
43 #include <linux/kthread.h>
44 #include <linux/freezer.h>
45 #include <linux/memcontrol.h>
46 #include <linux/delayacct.h>
47 #include <linux/sysctl.h>
48 #include <linux/oom.h>
49 #include <linux/pagevec.h>
50 #include <linux/prefetch.h>
51 #include <linux/printk.h>
52 #include <linux/dax.h>
53 #include <linux/psi.h>
54
55 #include <asm/tlbflush.h>
56 #include <asm/div64.h>
57
58 #include <linux/swapops.h>
59 #include <linux/balloon_compaction.h>
60
61 #include "internal.h"
62
63 #define CREATE_TRACE_POINTS
64 #include <trace/events/vmscan.h>
65
66 struct scan_control {
67         /* How many pages shrink_list() should reclaim */
68         unsigned long nr_to_reclaim;
69
70         /*
71          * Nodemask of nodes allowed by the caller. If NULL, all nodes
72          * are scanned.
73          */
74         nodemask_t      *nodemask;
75
76         /*
77          * The memory cgroup that hit its limit and as a result is the
78          * primary target of this reclaim invocation.
79          */
80         struct mem_cgroup *target_mem_cgroup;
81
82         /* Writepage batching in laptop mode; RECLAIM_WRITE */
83         unsigned int may_writepage:1;
84
85         /* Can mapped pages be reclaimed? */
86         unsigned int may_unmap:1;
87
88         /* Can pages be swapped as part of reclaim? */
89         unsigned int may_swap:1;
90
91         /* e.g. boosted watermark reclaim leaves slabs alone */
92         unsigned int may_shrinkslab:1;
93
94         /*
95          * Cgroups are not reclaimed below their configured memory.low,
96          * unless we threaten to OOM. If any cgroups are skipped due to
97          * memory.low and nothing was reclaimed, go back for memory.low.
98          */
99         unsigned int memcg_low_reclaim:1;
100         unsigned int memcg_low_skipped:1;
101
102         unsigned int hibernation_mode:1;
103
104         /* One of the zones is ready for compaction */
105         unsigned int compaction_ready:1;
106
107         /* Allocation order */
108         s8 order;
109
110         /* Scan (total_size >> priority) pages at once */
111         s8 priority;
112
113         /* The highest zone to isolate pages for reclaim from */
114         s8 reclaim_idx;
115
116         /* This context's GFP mask */
117         gfp_t gfp_mask;
118
119         /* Incremented by the number of inactive pages that were scanned */
120         unsigned long nr_scanned;
121
122         /* Number of pages freed so far during a call to shrink_zones() */
123         unsigned long nr_reclaimed;
124
125         struct {
126                 unsigned int dirty;
127                 unsigned int unqueued_dirty;
128                 unsigned int congested;
129                 unsigned int writeback;
130                 unsigned int immediate;
131                 unsigned int file_taken;
132                 unsigned int taken;
133         } nr;
134
135         /* for recording the reclaimed slab by now */
136         struct reclaim_state reclaim_state;
137 };
138
139 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCH
140 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field)                    \
141         do {                                                            \
142                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
143                         struct page *prev;                              \
144                                                                         \
145                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
146                         prefetch(&prev->_field);                        \
147                 }                                                       \
148         } while (0)
149 #else
150 #define prefetch_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
151 #endif
152
153 #ifdef ARCH_HAS_PREFETCHW
154 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field)                   \
155         do {                                                            \
156                 if ((_page)->lru.prev != _base) {                       \
157                         struct page *prev;                              \
158                                                                         \
159                         prev = lru_to_page(&(_page->lru));              \
160                         prefetchw(&prev->_field);                       \
161                 }                                                       \
162         } while (0)
163 #else
164 #define prefetchw_prev_lru_page(_page, _base, _field) do { } while (0)
165 #endif
166
167 /*
168  * From 0 .. 100.  Higher means more swappy.
169  */
170 int vm_swappiness = 60;
171 /*
172  * The total number of pages which are beyond the high watermark within all
173  * zones.
174  */
175 unsigned long vm_total_pages;
176
177 static LIST_HEAD(shrinker_list);
178 static DECLARE_RWSEM(shrinker_rwsem);
179
180 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
181
182 /*
183  * We allow subsystems to populate their shrinker-related
184  * LRU lists before register_shrinker_prepared() is called
185  * for the shrinker, since we don't want to impose
186  * restrictions on their internal registration order.
187  * In this case shrink_slab_memcg() may find corresponding
188  * bit is set in the shrinkers map.
189  *
190  * This value is used by the function to detect registering
191  * shrinkers and to skip do_shrink_slab() calls for them.
192  */
193 #define SHRINKER_REGISTERING ((struct shrinker *)~0UL)
194
195 static DEFINE_IDR(shrinker_idr);
196 static int shrinker_nr_max;
197
198 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
199 {
200         int id, ret = -ENOMEM;
201
202         down_write(&shrinker_rwsem);
203         /* This may call shrinker, so it must use down_read_trylock() */
204         id = idr_alloc(&shrinker_idr, SHRINKER_REGISTERING, 0, 0, GFP_KERNEL);
205         if (id < 0)
206                 goto unlock;
207
208         if (id >= shrinker_nr_max) {
209                 if (memcg_expand_shrinker_maps(id)) {
210                         idr_remove(&shrinker_idr, id);
211                         goto unlock;
212                 }
213
214                 shrinker_nr_max = id + 1;
215         }
216         shrinker->id = id;
217         ret = 0;
218 unlock:
219         up_write(&shrinker_rwsem);
220         return ret;
221 }
222
223 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
224 {
225         int id = shrinker->id;
226
227         BUG_ON(id < 0);
228
229         down_write(&shrinker_rwsem);
230         idr_remove(&shrinker_idr, id);
231         up_write(&shrinker_rwsem);
232 }
233 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
234 static int prealloc_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
235 {
236         return 0;
237 }
238
239 static void unregister_memcg_shrinker(struct shrinker *shrinker)
240 {
241 }
242 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
243
244 static void set_task_reclaim_state(struct task_struct *task,
245                                    struct reclaim_state *rs)
246 {
247         /* Check for an overwrite */
248         WARN_ON_ONCE(rs && task->reclaim_state);
249
250         /* Check for the nulling of an already-nulled member */
251         WARN_ON_ONCE(!rs && !task->reclaim_state);
252
253         task->reclaim_state = rs;
254 }
255
256 #ifdef CONFIG_MEMCG
257 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
258 {
259         return !sc->target_mem_cgroup;
260 }
261
262 /**
263  * sane_reclaim - is the usual dirty throttling mechanism operational?
264  * @sc: scan_control in question
265  *
266  * The normal page dirty throttling mechanism in balance_dirty_pages() is
267  * completely broken with the legacy memcg and direct stalling in
268  * shrink_page_list() is used for throttling instead, which lacks all the
269  * niceties such as fairness, adaptive pausing, bandwidth proportional
270  * allocation and configurability.
271  *
272  * This function tests whether the vmscan currently in progress can assume
273  * that the normal dirty throttling mechanism is operational.
274  */
275 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
276 {
277         struct mem_cgroup *memcg = sc->target_mem_cgroup;
278
279         if (!memcg)
280                 return true;
281 #ifdef CONFIG_CGROUP_WRITEBACK
282         if (cgroup_subsys_on_dfl(memory_cgrp_subsys))
283                 return true;
284 #endif
285         return false;
286 }
287
288 static void set_memcg_congestion(pg_data_t *pgdat,
289                                 struct mem_cgroup *memcg,
290                                 bool congested)
291 {
292         struct mem_cgroup_per_node *mn;
293
294         if (!memcg)
295                 return;
296
297         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
298         WRITE_ONCE(mn->congested, congested);
299 }
300
301 static bool memcg_congested(pg_data_t *pgdat,
302                         struct mem_cgroup *memcg)
303 {
304         struct mem_cgroup_per_node *mn;
305
306         mn = mem_cgroup_nodeinfo(memcg, pgdat->node_id);
307         return READ_ONCE(mn->congested);
308
309 }
310 #else
311 static bool global_reclaim(struct scan_control *sc)
312 {
313         return true;
314 }
315
316 static bool sane_reclaim(struct scan_control *sc)
317 {
318         return true;
319 }
320
321 static inline void set_memcg_congestion(struct pglist_data *pgdat,
322                                 struct mem_cgroup *memcg, bool congested)
323 {
324 }
325
326 static inline bool memcg_congested(struct pglist_data *pgdat,
327                         struct mem_cgroup *memcg)
328 {
329         return false;
330
331 }
332 #endif
333
334 /*
335  * This misses isolated pages which are not accounted for to save counters.
336  * As the data only determines if reclaim or compaction continues, it is
337  * not expected that isolated pages will be a dominating factor.
338  */
339 unsigned long zone_reclaimable_pages(struct zone *zone)
340 {
341         unsigned long nr;
342
343         nr = zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_FILE) +
344                 zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_FILE);
345         if (get_nr_swap_pages() > 0)
346                 nr += zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_INACTIVE_ANON) +
347                         zone_page_state_snapshot(zone, NR_ZONE_ACTIVE_ANON);
348
349         return nr;
350 }
351
352 /**
353  * lruvec_lru_size -  Returns the number of pages on the given LRU list.
354  * @lruvec: lru vector
355  * @lru: lru to use
356  * @zone_idx: zones to consider (use MAX_NR_ZONES for the whole LRU list)
357  */
358 unsigned long lruvec_lru_size(struct lruvec *lruvec, enum lru_list lru, int zone_idx)
359 {
360         unsigned long lru_size;
361         int zid;
362
363         if (!mem_cgroup_disabled())
364                 lru_size = lruvec_page_state_local(lruvec, NR_LRU_BASE + lru);
365         else
366                 lru_size = node_page_state(lruvec_pgdat(lruvec), NR_LRU_BASE + lru);
367
368         for (zid = zone_idx + 1; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
369                 struct zone *zone = &lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid];
370                 unsigned long size;
371
372                 if (!managed_zone(zone))
373                         continue;
374
375                 if (!mem_cgroup_disabled())
376                         size = mem_cgroup_get_zone_lru_size(lruvec, lru, zid);
377                 else
378                         size = zone_page_state(&lruvec_pgdat(lruvec)->node_zones[zid],
379                                        NR_ZONE_LRU_BASE + lru);
380                 lru_size -= min(size, lru_size);
381         }
382
383         return lru_size;
384
385 }
386
387 /*
388  * Add a shrinker callback to be called from the vm.
389  */
390 int prealloc_shrinker(struct shrinker *shrinker)
391 {
392         unsigned int size = sizeof(*shrinker->nr_deferred);
393
394         if (shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE)
395                 size *= nr_node_ids;
396
397         shrinker->nr_deferred = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
398         if (!shrinker->nr_deferred)
399                 return -ENOMEM;
400
401         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE) {
402                 if (prealloc_memcg_shrinker(shrinker))
403                         goto free_deferred;
404         }
405
406         return 0;
407
408 free_deferred:
409         kfree(shrinker->nr_deferred);
410         shrinker->nr_deferred = NULL;
411         return -ENOMEM;
412 }
413
414 void free_prealloced_shrinker(struct shrinker *shrinker)
415 {
416         if (!shrinker->nr_deferred)
417                 return;
418
419         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
420                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
421
422         kfree(shrinker->nr_deferred);
423         shrinker->nr_deferred = NULL;
424 }
425
426 void register_shrinker_prepared(struct shrinker *shrinker)
427 {
428         down_write(&shrinker_rwsem);
429         list_add_tail(&shrinker->list, &shrinker_list);
430 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
431         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
432                 idr_replace(&shrinker_idr, shrinker, shrinker->id);
433 #endif
434         up_write(&shrinker_rwsem);
435 }
436
437 int register_shrinker(struct shrinker *shrinker)
438 {
439         int err = prealloc_shrinker(shrinker);
440
441         if (err)
442                 return err;
443         register_shrinker_prepared(shrinker);
444         return 0;
445 }
446 EXPORT_SYMBOL(register_shrinker);
447
448 /*
449  * Remove one
450  */
451 void unregister_shrinker(struct shrinker *shrinker)
452 {
453         if (!shrinker->nr_deferred)
454                 return;
455         if (shrinker->flags & SHRINKER_MEMCG_AWARE)
456                 unregister_memcg_shrinker(shrinker);
457         down_write(&shrinker_rwsem);
458         list_del(&shrinker->list);
459         up_write(&shrinker_rwsem);
460         kfree(shrinker->nr_deferred);
461         shrinker->nr_deferred = NULL;
462 }
463 EXPORT_SYMBOL(unregister_shrinker);
464
465 #define SHRINK_BATCH 128
466
467 static unsigned long do_shrink_slab(struct shrink_control *shrinkctl,
468                                     struct shrinker *shrinker, int priority)
469 {
470         unsigned long freed = 0;
471         unsigned long long delta;
472         long total_scan;
473         long freeable;
474         long nr;
475         long new_nr;
476         int nid = shrinkctl->nid;
477         long batch_size = shrinker->batch ? shrinker->batch
478                                           : SHRINK_BATCH;
479         long scanned = 0, next_deferred;
480
481         if (!(shrinker->flags & SHRINKER_NUMA_AWARE))
482                 nid = 0;
483
484         freeable = shrinker->count_objects(shrinker, shrinkctl);
485         if (freeable == 0 || freeable == SHRINK_EMPTY)
486                 return freeable;
487
488         /*
489          * copy the current shrinker scan count into a local variable
490          * and zero it so that other concurrent shrinker invocations
491          * don't also do this scanning work.
492          */
493         nr = atomic_long_xchg(&shrinker->nr_deferred[nid], 0);
494
495         total_scan = nr;
496         if (shrinker->seeks) {
497                 delta = freeable >> priority;
498                 delta *= 4;
499                 do_div(delta, shrinker->seeks);
500         } else {
501                 /*
502                  * These objects don't require any IO to create. Trim
503                  * them aggressively under memory pressure to keep
504                  * them from causing refetches in the IO caches.
505                  */
506                 delta = freeable / 2;
507         }
508
509         total_scan += delta;
510         if (total_scan < 0) {
511                 pr_err("shrink_slab: %pS negative objects to delete nr=%ld\n",
512                        shrinker->scan_objects, total_scan);
513                 total_scan = freeable;
514                 next_deferred = nr;
515         } else
516                 next_deferred = total_scan;
517
518         /*
519          * We need to avoid excessive windup on filesystem shrinkers
520          * due to large numbers of GFP_NOFS allocations causing the
521          * shrinkers to return -1 all the time. This results in a large
522          * nr being built up so when a shrink that can do some work
523          * comes along it empties the entire cache due to nr >>>
524          * freeable. This is bad for sustaining a working set in
525          * memory.
526          *
527          * Hence only allow the shrinker to scan the entire cache when
528          * a large delta change is calculated directly.
529          */
530         if (delta < freeable / 4)
531                 total_scan = min(total_scan, freeable / 2);
532
533         /*
534          * Avoid risking looping forever due to too large nr value:
535          * never try to free more than twice the estimate number of
536          * freeable entries.
537          */
538         if (total_scan > freeable * 2)
539                 total_scan = freeable * 2;
540
541         trace_mm_shrink_slab_start(shrinker, shrinkctl, nr,
542                                    freeable, delta, total_scan, priority);
543
544         /*
545          * Normally, we should not scan less than batch_size objects in one
546          * pass to avoid too frequent shrinker calls, but if the slab has less
547          * than batch_size objects in total and we are really tight on memory,
548          * we will try to reclaim all available objects, otherwise we can end
549          * up failing allocations although there are plenty of reclaimable
550          * objects spread over several slabs with usage less than the
551          * batch_size.
552          *
553          * We detect the "tight on memory" situations by looking at the total
554          * number of objects we want to scan (total_scan). If it is greater
555          * than the total number of objects on slab (freeable), we must be
556          * scanning at high prio and therefore should try to reclaim as much as
557          * possible.
558          */
559         while (total_scan >= batch_size ||
560                total_scan >= freeable) {
561                 unsigned long ret;
562                 unsigned long nr_to_scan = min(batch_size, total_scan);
563
564                 shrinkctl->nr_to_scan = nr_to_scan;
565                 shrinkctl->nr_scanned = nr_to_scan;
566                 ret = shrinker->scan_objects(shrinker, shrinkctl);
567                 if (ret == SHRINK_STOP)
568                         break;
569                 freed += ret;
570
571                 count_vm_events(SLABS_SCANNED, shrinkctl->nr_scanned);
572                 total_scan -= shrinkctl->nr_scanned;
573                 scanned += shrinkctl->nr_scanned;
574
575                 cond_resched();
576         }
577
578         if (next_deferred >= scanned)
579                 next_deferred -= scanned;
580         else
581                 next_deferred = 0;
582         /*
583          * move the unused scan count back into the shrinker in a
584          * manner that handles concurrent updates. If we exhausted the
585          * scan, there is no need to do an update.
586          */
587         if (next_deferred > 0)
588                 new_nr = atomic_long_add_return(next_deferred,
589                                                 &shrinker->nr_deferred[nid]);
590         else
591                 new_nr = atomic_long_read(&shrinker->nr_deferred[nid]);
592
593         trace_mm_shrink_slab_end(shrinker, nid, freed, nr, new_nr, total_scan);
594         return freed;
595 }
596
597 #ifdef CONFIG_MEMCG_KMEM
598 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
599                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
600 {
601         struct memcg_shrinker_map *map;
602         unsigned long ret, freed = 0;
603         int i;
604
605         if (!memcg_kmem_enabled() || !mem_cgroup_online(memcg))
606                 return 0;
607
608         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
609                 return 0;
610
611         map = rcu_dereference_protected(memcg->nodeinfo[nid]->shrinker_map,
612                                         true);
613         if (unlikely(!map))
614                 goto unlock;
615
616         for_each_set_bit(i, map->map, shrinker_nr_max) {
617                 struct shrink_control sc = {
618                         .gfp_mask = gfp_mask,
619                         .nid = nid,
620                         .memcg = memcg,
621                 };
622                 struct shrinker *shrinker;
623
624                 shrinker = idr_find(&shrinker_idr, i);
625                 if (unlikely(!shrinker || shrinker == SHRINKER_REGISTERING)) {
626                         if (!shrinker)
627                                 clear_bit(i, map->map);
628                         continue;
629                 }
630
631                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
632                 if (ret == SHRINK_EMPTY) {
633                         clear_bit(i, map->map);
634                         /*
635                          * After the shrinker reported that it had no objects to
636                          * free, but before we cleared the corresponding bit in
637                          * the memcg shrinker map, a new object might have been
638                          * added. To make sure, we have the bit set in this
639                          * case, we invoke the shrinker one more time and reset
640                          * the bit if it reports that it is not empty anymore.
641                          * The memory barrier here pairs with the barrier in
642                          * memcg_set_shrinker_bit():
643                          *
644                          * list_lru_add()     shrink_slab_memcg()
645                          *   list_add_tail()    clear_bit()
646                          *   <MB>               <MB>
647                          *   set_bit()          do_shrink_slab()
648                          */
649                         smp_mb__after_atomic();
650                         ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
651                         if (ret == SHRINK_EMPTY)
652                                 ret = 0;
653                         else
654                                 memcg_set_shrinker_bit(memcg, nid, i);
655                 }
656                 freed += ret;
657
658                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
659                         freed = freed ? : 1;
660                         break;
661                 }
662         }
663 unlock:
664         up_read(&shrinker_rwsem);
665         return freed;
666 }
667 #else /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
668 static unsigned long shrink_slab_memcg(gfp_t gfp_mask, int nid,
669                         struct mem_cgroup *memcg, int priority)
670 {
671         return 0;
672 }
673 #endif /* CONFIG_MEMCG_KMEM */
674
675 /**
676  * shrink_slab - shrink slab caches
677  * @gfp_mask: allocation context
678  * @nid: node whose slab caches to target
679  * @memcg: memory cgroup whose slab caches to target
680  * @priority: the reclaim priority
681  *
682  * Call the shrink functions to age shrinkable caches.
683  *
684  * @nid is passed along to shrinkers with SHRINKER_NUMA_AWARE set,
685  * unaware shrinkers will receive a node id of 0 instead.
686  *
687  * @memcg specifies the memory cgroup to target. Unaware shrinkers
688  * are called only if it is the root cgroup.
689  *
690  * @priority is sc->priority, we take the number of objects and >> by priority
691  * in order to get the scan target.
692  *
693  * Returns the number of reclaimed slab objects.
694  */
695 static unsigned long shrink_slab(gfp_t gfp_mask, int nid,
696                                  struct mem_cgroup *memcg,
697                                  int priority)
698 {
699         unsigned long ret, freed = 0;
700         struct shrinker *shrinker;
701
702         /*
703          * The root memcg might be allocated even though memcg is disabled
704          * via "cgroup_disable=memory" boot parameter.  This could make
705          * mem_cgroup_is_root() return false, then just run memcg slab
706          * shrink, but skip global shrink.  This may result in premature
707          * oom.
708          */
709         if (!mem_cgroup_disabled() && !mem_cgroup_is_root(memcg))
710                 return shrink_slab_memcg(gfp_mask, nid, memcg, priority);
711
712         if (!down_read_trylock(&shrinker_rwsem))
713                 goto out;
714
715         list_for_each_entry(shrinker, &shrinker_list, list) {
716                 struct shrink_control sc = {
717                         .gfp_mask = gfp_mask,
718                         .nid = nid,
719                         .memcg = memcg,
720                 };
721
722                 ret = do_shrink_slab(&sc, shrinker, priority);
723                 if (ret == SHRINK_EMPTY)
724                         ret = 0;
725                 freed += ret;
726                 /*
727                  * Bail out if someone want to register a new shrinker to
728                  * prevent the regsitration from being stalled for long periods
729                  * by parallel ongoing shrinking.
730                  */
731                 if (rwsem_is_contended(&shrinker_rwsem)) {
732                         freed = freed ? : 1;
733                         break;
734                 }
735         }
736
737         up_read(&shrinker_rwsem);
738 out:
739         cond_resched();
740         return freed;
741 }
742
743 void drop_slab_node(int nid)
744 {
745         unsigned long freed;
746
747         do {
748                 struct mem_cgroup *memcg = NULL;
749
750                 freed = 0;
751                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
752                 do {
753                         freed += shrink_slab(GFP_KERNEL, nid, memcg, 0);
754                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL)) != NULL);
755         } while (freed > 10);
756 }
757
758 void drop_slab(void)
759 {
760         int nid;
761
762         for_each_online_node(nid)
763                 drop_slab_node(nid);
764 }
765
766 static inline int is_page_cache_freeable(struct page *page)
767 {
768         /*
769          * A freeable page cache page is referenced only by the caller
770          * that isolated the page, the page cache and optional buffer
771          * heads at page->private.
772          */
773         int page_cache_pins = PageTransHuge(page) && PageSwapCache(page) ?
774                 HPAGE_PMD_NR : 1;
775         return page_count(page) - page_has_private(page) == 1 + page_cache_pins;
776 }
777
778 static int may_write_to_inode(struct inode *inode, struct scan_control *sc)
779 {
780         if (current->flags & PF_SWAPWRITE)
781                 return 1;
782         if (!inode_write_congested(inode))
783                 return 1;
784         if (inode_to_bdi(inode) == current->backing_dev_info)
785                 return 1;
786         return 0;
787 }
788
789 /*
790  * We detected a synchronous write error writing a page out.  Probably
791  * -ENOSPC.  We need to propagate that into the address_space for a subsequent
792  * fsync(), msync() or close().
793  *
794  * The tricky part is that after writepage we cannot touch the mapping: nothing
795  * prevents it from being freed up.  But we have a ref on the page and once
796  * that page is locked, the mapping is pinned.
797  *
798  * We're allowed to run sleeping lock_page() here because we know the caller has
799  * __GFP_FS.
800  */
801 static void handle_write_error(struct address_space *mapping,
802                                 struct page *page, int error)
803 {
804         lock_page(page);
805         if (page_mapping(page) == mapping)
806                 mapping_set_error(mapping, error);
807         unlock_page(page);
808 }
809
810 /* possible outcome of pageout() */
811 typedef enum {
812         /* failed to write page out, page is locked */
813         PAGE_KEEP,
814         /* move page to the active list, page is locked */
815         PAGE_ACTIVATE,
816         /* page has been sent to the disk successfully, page is unlocked */
817         PAGE_SUCCESS,
818         /* page is clean and locked */
819         PAGE_CLEAN,
820 } pageout_t;
821
822 /*
823  * pageout is called by shrink_page_list() for each dirty page.
824  * Calls ->writepage().
825  */
826 static pageout_t pageout(struct page *page, struct address_space *mapping,
827                          struct scan_control *sc)
828 {
829         /*
830          * If the page is dirty, only perform writeback if that write
831          * will be non-blocking.  To prevent this allocation from being
832          * stalled by pagecache activity.  But note that there may be
833          * stalls if we need to run get_block().  We could test
834          * PagePrivate for that.
835          *
836          * If this process is currently in __generic_file_write_iter() against
837          * this page's queue, we can perform writeback even if that
838          * will block.
839          *
840          * If the page is swapcache, write it back even if that would
841          * block, for some throttling. This happens by accident, because
842          * swap_backing_dev_info is bust: it doesn't reflect the
843          * congestion state of the swapdevs.  Easy to fix, if needed.
844          */
845         if (!is_page_cache_freeable(page))
846                 return PAGE_KEEP;
847         if (!mapping) {
848                 /*
849                  * Some data journaling orphaned pages can have
850                  * page->mapping == NULL while being dirty with clean buffers.
851                  */
852                 if (page_has_private(page)) {
853                         if (try_to_free_buffers(page)) {
854                                 ClearPageDirty(page);
855                                 pr_info("%s: orphaned page\n", __func__);
856                                 return PAGE_CLEAN;
857                         }
858                 }
859                 return PAGE_KEEP;
860         }
861         if (mapping->a_ops->writepage == NULL)
862                 return PAGE_ACTIVATE;
863         if (!may_write_to_inode(mapping->host, sc))
864                 return PAGE_KEEP;
865
866         if (clear_page_dirty_for_io(page)) {
867                 int res;
868                 struct writeback_control wbc = {
869                         .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
870                         .nr_to_write = SWAP_CLUSTER_MAX,
871                         .range_start = 0,
872                         .range_end = LLONG_MAX,
873                         .for_reclaim = 1,
874                 };
875
876                 SetPageReclaim(page);
877                 res = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
878                 if (res < 0)
879                         handle_write_error(mapping, page, res);
880                 if (res == AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE) {
881                         ClearPageReclaim(page);
882                         return PAGE_ACTIVATE;
883                 }
884
885                 if (!PageWriteback(page)) {
886                         /* synchronous write or broken a_ops? */
887                         ClearPageReclaim(page);
888                 }
889                 trace_mm_vmscan_writepage(page);
890                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_WRITE);
891                 return PAGE_SUCCESS;
892         }
893
894         return PAGE_CLEAN;
895 }
896
897 /*
898  * Same as remove_mapping, but if the page is removed from the mapping, it
899  * gets returned with a refcount of 0.
900  */
901 static int __remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page,
902                             bool reclaimed)
903 {
904         unsigned long flags;
905         int refcount;
906
907         BUG_ON(!PageLocked(page));
908         BUG_ON(mapping != page_mapping(page));
909
910         xa_lock_irqsave(&mapping->i_pages, flags);
911         /*
912          * The non racy check for a busy page.
913          *
914          * Must be careful with the order of the tests. When someone has
915          * a ref to the page, it may be possible that they dirty it then
916          * drop the reference. So if PageDirty is tested before page_count
917          * here, then the following race may occur:
918          *
919          * get_user_pages(&page);
920          * [user mapping goes away]
921          * write_to(page);
922          *                              !PageDirty(page)    [good]
923          * SetPageDirty(page);
924          * put_page(page);
925          *                              !page_count(page)   [good, discard it]
926          *
927          * [oops, our write_to data is lost]
928          *
929          * Reversing the order of the tests ensures such a situation cannot
930          * escape unnoticed. The smp_rmb is needed to ensure the page->flags
931          * load is not satisfied before that of page->_refcount.
932          *
933          * Note that if SetPageDirty is always performed via set_page_dirty,
934          * and thus under the i_pages lock, then this ordering is not required.
935          */
936         if (unlikely(PageTransHuge(page)) && PageSwapCache(page))
937                 refcount = 1 + HPAGE_PMD_NR;
938         else
939                 refcount = 2;
940         if (!page_ref_freeze(page, refcount))
941                 goto cannot_free;
942         /* note: atomic_cmpxchg in page_ref_freeze provides the smp_rmb */
943         if (unlikely(PageDirty(page))) {
944                 page_ref_unfreeze(page, refcount);
945                 goto cannot_free;
946         }
947
948         if (PageSwapCache(page)) {
949                 swp_entry_t swap = { .val = page_private(page) };
950                 mem_cgroup_swapout(page, swap);
951                 __delete_from_swap_cache(page, swap);
952                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
953                 put_swap_page(page, swap);
954         } else {
955                 void (*freepage)(struct page *);
956                 void *shadow = NULL;
957
958                 freepage = mapping->a_ops->freepage;
959                 /*
960                  * Remember a shadow entry for reclaimed file cache in
961                  * order to detect refaults, thus thrashing, later on.
962                  *
963                  * But don't store shadows in an address space that is
964                  * already exiting.  This is not just an optizimation,
965                  * inode reclaim needs to empty out the radix tree or
966                  * the nodes are lost.  Don't plant shadows behind its
967                  * back.
968                  *
969                  * We also don't store shadows for DAX mappings because the
970                  * only page cache pages found in these are zero pages
971                  * covering holes, and because we don't want to mix DAX
972                  * exceptional entries and shadow exceptional entries in the
973                  * same address_space.
974                  */
975                 if (reclaimed && page_is_file_cache(page) &&
976                     !mapping_exiting(mapping) && !dax_mapping(mapping))
977                         shadow = workingset_eviction(page);
978                 __delete_from_page_cache(page, shadow);
979                 xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
980
981                 if (freepage != NULL)
982                         freepage(page);
983         }
984
985         return 1;
986
987 cannot_free:
988         xa_unlock_irqrestore(&mapping->i_pages, flags);
989         return 0;
990 }
991
992 /*
993  * Attempt to detach a locked page from its ->mapping.  If it is dirty or if
994  * someone else has a ref on the page, abort and return 0.  If it was
995  * successfully detached, return 1.  Assumes the caller has a single ref on
996  * this page.
997  */
998 int remove_mapping(struct address_space *mapping, struct page *page)
999 {
1000         if (__remove_mapping(mapping, page, false)) {
1001                 /*
1002                  * Unfreezing the refcount with 1 rather than 2 effectively
1003                  * drops the pagecache ref for us without requiring another
1004                  * atomic operation.
1005                  */
1006                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1007                 return 1;
1008         }
1009         return 0;
1010 }
1011
1012 /**
1013  * putback_lru_page - put previously isolated page onto appropriate LRU list
1014  * @page: page to be put back to appropriate lru list
1015  *
1016  * Add previously isolated @page to appropriate LRU list.
1017  * Page may still be unevictable for other reasons.
1018  *
1019  * lru_lock must not be held, interrupts must be enabled.
1020  */
1021 void putback_lru_page(struct page *page)
1022 {
1023         lru_cache_add(page);
1024         put_page(page);         /* drop ref from isolate */
1025 }
1026
1027 enum page_references {
1028         PAGEREF_RECLAIM,
1029         PAGEREF_RECLAIM_CLEAN,
1030         PAGEREF_KEEP,
1031         PAGEREF_ACTIVATE,
1032 };
1033
1034 static enum page_references page_check_references(struct page *page,
1035                                                   struct scan_control *sc)
1036 {
1037         int referenced_ptes, referenced_page;
1038         unsigned long vm_flags;
1039
1040         referenced_ptes = page_referenced(page, 1, sc->target_mem_cgroup,
1041                                           &vm_flags);
1042         referenced_page = TestClearPageReferenced(page);
1043
1044         /*
1045          * Mlock lost the isolation race with us.  Let try_to_unmap()
1046          * move the page to the unevictable list.
1047          */
1048         if (vm_flags & VM_LOCKED)
1049                 return PAGEREF_RECLAIM;
1050
1051         if (referenced_ptes) {
1052                 if (PageSwapBacked(page))
1053                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1054                 /*
1055                  * All mapped pages start out with page table
1056                  * references from the instantiating fault, so we need
1057                  * to look twice if a mapped file page is used more
1058                  * than once.
1059                  *
1060                  * Mark it and spare it for another trip around the
1061                  * inactive list.  Another page table reference will
1062                  * lead to its activation.
1063                  *
1064                  * Note: the mark is set for activated pages as well
1065                  * so that recently deactivated but used pages are
1066                  * quickly recovered.
1067                  */
1068                 SetPageReferenced(page);
1069
1070                 if (referenced_page || referenced_ptes > 1)
1071                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1072
1073                 /*
1074                  * Activate file-backed executable pages after first usage.
1075                  */
1076                 if (vm_flags & VM_EXEC)
1077                         return PAGEREF_ACTIVATE;
1078
1079                 return PAGEREF_KEEP;
1080         }
1081
1082         /* Reclaim if clean, defer dirty pages to writeback */
1083         if (referenced_page && !PageSwapBacked(page))
1084                 return PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1085
1086         return PAGEREF_RECLAIM;
1087 }
1088
1089 /* Check if a page is dirty or under writeback */
1090 static void page_check_dirty_writeback(struct page *page,
1091                                        bool *dirty, bool *writeback)
1092 {
1093         struct address_space *mapping;
1094
1095         /*
1096          * Anonymous pages are not handled by flushers and must be written
1097          * from reclaim context. Do not stall reclaim based on them
1098          */
1099         if (!page_is_file_cache(page) ||
1100             (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page))) {
1101                 *dirty = false;
1102                 *writeback = false;
1103                 return;
1104         }
1105
1106         /* By default assume that the page flags are accurate */
1107         *dirty = PageDirty(page);
1108         *writeback = PageWriteback(page);
1109
1110         /* Verify dirty/writeback state if the filesystem supports it */
1111         if (!page_has_private(page))
1112                 return;
1113
1114         mapping = page_mapping(page);
1115         if (mapping && mapping->a_ops->is_dirty_writeback)
1116                 mapping->a_ops->is_dirty_writeback(page, dirty, writeback);
1117 }
1118
1119 /*
1120  * shrink_page_list() returns the number of reclaimed pages
1121  */
1122 static unsigned long shrink_page_list(struct list_head *page_list,
1123                                       struct pglist_data *pgdat,
1124                                       struct scan_control *sc,
1125                                       enum ttu_flags ttu_flags,
1126                                       struct reclaim_stat *stat,
1127                                       bool force_reclaim)
1128 {
1129         LIST_HEAD(ret_pages);
1130         LIST_HEAD(free_pages);
1131         unsigned nr_reclaimed = 0;
1132         unsigned pgactivate = 0;
1133
1134         memset(stat, 0, sizeof(*stat));
1135         cond_resched();
1136
1137         while (!list_empty(page_list)) {
1138                 struct address_space *mapping;
1139                 struct page *page;
1140                 int may_enter_fs;
1141                 enum page_references references = PAGEREF_RECLAIM_CLEAN;
1142                 bool dirty, writeback;
1143                 unsigned int nr_pages;
1144
1145                 cond_resched();
1146
1147                 page = lru_to_page(page_list);
1148                 list_del(&page->lru);
1149
1150                 if (!trylock_page(page))
1151                         goto keep;
1152
1153                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1154
1155                 nr_pages = 1 << compound_order(page);
1156
1157                 /* Account the number of base pages even though THP */
1158                 sc->nr_scanned += nr_pages;
1159
1160                 if (unlikely(!page_evictable(page)))
1161                         goto activate_locked;
1162
1163                 if (!sc->may_unmap && page_mapped(page))
1164                         goto keep_locked;
1165
1166                 may_enter_fs = (sc->gfp_mask & __GFP_FS) ||
1167                         (PageSwapCache(page) && (sc->gfp_mask & __GFP_IO));
1168
1169                 /*
1170                  * The number of dirty pages determines if a node is marked
1171                  * reclaim_congested which affects wait_iff_congested. kswapd
1172                  * will stall and start writing pages if the tail of the LRU
1173                  * is all dirty unqueued pages.
1174                  */
1175                 page_check_dirty_writeback(page, &dirty, &writeback);
1176                 if (dirty || writeback)
1177                         stat->nr_dirty++;
1178
1179                 if (dirty && !writeback)
1180                         stat->nr_unqueued_dirty++;
1181
1182                 /*
1183                  * Treat this page as congested if the underlying BDI is or if
1184                  * pages are cycling through the LRU so quickly that the
1185                  * pages marked for immediate reclaim are making it to the
1186                  * end of the LRU a second time.
1187                  */
1188                 mapping = page_mapping(page);
1189                 if (((dirty || writeback) && mapping &&
1190                      inode_write_congested(mapping->host)) ||
1191                     (writeback && PageReclaim(page)))
1192                         stat->nr_congested++;
1193
1194                 /*
1195                  * If a page at the tail of the LRU is under writeback, there
1196                  * are three cases to consider.
1197                  *
1198                  * 1) If reclaim is encountering an excessive number of pages
1199                  *    under writeback and this page is both under writeback and
1200                  *    PageReclaim then it indicates that pages are being queued
1201                  *    for IO but are being recycled through the LRU before the
1202                  *    IO can complete. Waiting on the page itself risks an
1203                  *    indefinite stall if it is impossible to writeback the
1204                  *    page due to IO error or disconnected storage so instead
1205                  *    note that the LRU is being scanned too quickly and the
1206                  *    caller can stall after page list has been processed.
1207                  *
1208                  * 2) Global or new memcg reclaim encounters a page that is
1209                  *    not marked for immediate reclaim, or the caller does not
1210                  *    have __GFP_FS (or __GFP_IO if it's simply going to swap,
1211                  *    not to fs). In this case mark the page for immediate
1212                  *    reclaim and continue scanning.
1213                  *
1214                  *    Require may_enter_fs because we would wait on fs, which
1215                  *    may not have submitted IO yet. And the loop driver might
1216                  *    enter reclaim, and deadlock if it waits on a page for
1217                  *    which it is needed to do the write (loop masks off
1218                  *    __GFP_IO|__GFP_FS for this reason); but more thought
1219                  *    would probably show more reasons.
1220                  *
1221                  * 3) Legacy memcg encounters a page that is already marked
1222                  *    PageReclaim. memcg does not have any dirty pages
1223                  *    throttling so we could easily OOM just because too many
1224                  *    pages are in writeback and there is nothing else to
1225                  *    reclaim. Wait for the writeback to complete.
1226                  *
1227                  * In cases 1) and 2) we activate the pages to get them out of
1228                  * the way while we continue scanning for clean pages on the
1229                  * inactive list and refilling from the active list. The
1230                  * observation here is that waiting for disk writes is more
1231                  * expensive than potentially causing reloads down the line.
1232                  * Since they're marked for immediate reclaim, they won't put
1233                  * memory pressure on the cache working set any longer than it
1234                  * takes to write them to disk.
1235                  */
1236                 if (PageWriteback(page)) {
1237                         /* Case 1 above */
1238                         if (current_is_kswapd() &&
1239                             PageReclaim(page) &&
1240                             test_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags)) {
1241                                 stat->nr_immediate++;
1242                                 goto activate_locked;
1243
1244                         /* Case 2 above */
1245                         } else if (sane_reclaim(sc) ||
1246                             !PageReclaim(page) || !may_enter_fs) {
1247                                 /*
1248                                  * This is slightly racy - end_page_writeback()
1249                                  * might have just cleared PageReclaim, then
1250                                  * setting PageReclaim here end up interpreted
1251                                  * as PageReadahead - but that does not matter
1252                                  * enough to care.  What we do want is for this
1253                                  * page to have PageReclaim set next time memcg
1254                                  * reclaim reaches the tests above, so it will
1255                                  * then wait_on_page_writeback() to avoid OOM;
1256                                  * and it's also appropriate in global reclaim.
1257                                  */
1258                                 SetPageReclaim(page);
1259                                 stat->nr_writeback++;
1260                                 goto activate_locked;
1261
1262                         /* Case 3 above */
1263                         } else {
1264                                 unlock_page(page);
1265                                 wait_on_page_writeback(page);
1266                                 /* then go back and try same page again */
1267                                 list_add_tail(&page->lru, page_list);
1268                                 continue;
1269                         }
1270                 }
1271
1272                 if (!force_reclaim)
1273                         references = page_check_references(page, sc);
1274
1275                 switch (references) {
1276                 case PAGEREF_ACTIVATE:
1277                         goto activate_locked;
1278                 case PAGEREF_KEEP:
1279                         stat->nr_ref_keep += nr_pages;
1280                         goto keep_locked;
1281                 case PAGEREF_RECLAIM:
1282                 case PAGEREF_RECLAIM_CLEAN:
1283                         ; /* try to reclaim the page below */
1284                 }
1285
1286                 /*
1287                  * Anonymous process memory has backing store?
1288                  * Try to allocate it some swap space here.
1289                  * Lazyfree page could be freed directly
1290                  */
1291                 if (PageAnon(page) && PageSwapBacked(page)) {
1292                         if (!PageSwapCache(page)) {
1293                                 if (!(sc->gfp_mask & __GFP_IO))
1294                                         goto keep_locked;
1295                                 if (PageTransHuge(page)) {
1296                                         /* cannot split THP, skip it */
1297                                         if (!can_split_huge_page(page, NULL))
1298                                                 goto activate_locked;
1299                                         /*
1300                                          * Split pages without a PMD map right
1301                                          * away. Chances are some or all of the
1302                                          * tail pages can be freed without IO.
1303                                          */
1304                                         if (!compound_mapcount(page) &&
1305                                             split_huge_page_to_list(page,
1306                                                                     page_list))
1307                                                 goto activate_locked;
1308                                 }
1309                                 if (!add_to_swap(page)) {
1310                                         if (!PageTransHuge(page))
1311                                                 goto activate_locked_split;
1312                                         /* Fallback to swap normal pages */
1313                                         if (split_huge_page_to_list(page,
1314                                                                     page_list))
1315                                                 goto activate_locked;
1316 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1317                                         count_vm_event(THP_SWPOUT_FALLBACK);
1318 #endif
1319                                         if (!add_to_swap(page))
1320                                                 goto activate_locked_split;
1321                                 }
1322
1323                                 may_enter_fs = 1;
1324
1325                                 /* Adding to swap updated mapping */
1326                                 mapping = page_mapping(page);
1327                         }
1328                 } else if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1329                         /* Split file THP */
1330                         if (split_huge_page_to_list(page, page_list))
1331                                 goto keep_locked;
1332                 }
1333
1334                 /*
1335                  * THP may get split above, need minus tail pages and update
1336                  * nr_pages to avoid accounting tail pages twice.
1337                  *
1338                  * The tail pages that are added into swap cache successfully
1339                  * reach here.
1340                  */
1341                 if ((nr_pages > 1) && !PageTransHuge(page)) {
1342                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1343                         nr_pages = 1;
1344                 }
1345
1346                 /*
1347                  * The page is mapped into the page tables of one or more
1348                  * processes. Try to unmap it here.
1349                  */
1350                 if (page_mapped(page)) {
1351                         enum ttu_flags flags = ttu_flags | TTU_BATCH_FLUSH;
1352
1353                         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
1354                                 flags |= TTU_SPLIT_HUGE_PMD;
1355                         if (!try_to_unmap(page, flags)) {
1356                                 stat->nr_unmap_fail += nr_pages;
1357                                 goto activate_locked;
1358                         }
1359                 }
1360
1361                 if (PageDirty(page)) {
1362                         /*
1363                          * Only kswapd can writeback filesystem pages
1364                          * to avoid risk of stack overflow. But avoid
1365                          * injecting inefficient single-page IO into
1366                          * flusher writeback as much as possible: only
1367                          * write pages when we've encountered many
1368                          * dirty pages, and when we've already scanned
1369                          * the rest of the LRU for clean pages and see
1370                          * the same dirty pages again (PageReclaim).
1371                          */
1372                         if (page_is_file_cache(page) &&
1373                             (!current_is_kswapd() || !PageReclaim(page) ||
1374                              !test_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags))) {
1375                                 /*
1376                                  * Immediately reclaim when written back.
1377                                  * Similar in principal to deactivate_page()
1378                                  * except we already have the page isolated
1379                                  * and know it's dirty
1380                                  */
1381                                 inc_node_page_state(page, NR_VMSCAN_IMMEDIATE);
1382                                 SetPageReclaim(page);
1383
1384                                 goto activate_locked;
1385                         }
1386
1387                         if (references == PAGEREF_RECLAIM_CLEAN)
1388                                 goto keep_locked;
1389                         if (!may_enter_fs)
1390                                 goto keep_locked;
1391                         if (!sc->may_writepage)
1392                                 goto keep_locked;
1393
1394                         /*
1395                          * Page is dirty. Flush the TLB if a writable entry
1396                          * potentially exists to avoid CPU writes after IO
1397                          * starts and then write it out here.
1398                          */
1399                         try_to_unmap_flush_dirty();
1400                         switch (pageout(page, mapping, sc)) {
1401                         case PAGE_KEEP:
1402                                 goto keep_locked;
1403                         case PAGE_ACTIVATE:
1404                                 goto activate_locked;
1405                         case PAGE_SUCCESS:
1406                                 if (PageWriteback(page))
1407                                         goto keep;
1408                                 if (PageDirty(page))
1409                                         goto keep;
1410
1411                                 /*
1412                                  * A synchronous write - probably a ramdisk.  Go
1413                                  * ahead and try to reclaim the page.
1414                                  */
1415                                 if (!trylock_page(page))
1416                                         goto keep;
1417                                 if (PageDirty(page) || PageWriteback(page))
1418                                         goto keep_locked;
1419                                 mapping = page_mapping(page);
1420                         case PAGE_CLEAN:
1421                                 ; /* try to free the page below */
1422                         }
1423                 }
1424
1425                 /*
1426                  * If the page has buffers, try to free the buffer mappings
1427                  * associated with this page. If we succeed we try to free
1428                  * the page as well.
1429                  *
1430                  * We do this even if the page is PageDirty().
1431                  * try_to_release_page() does not perform I/O, but it is
1432                  * possible for a page to have PageDirty set, but it is actually
1433                  * clean (all its buffers are clean).  This happens if the
1434                  * buffers were written out directly, with submit_bh(). ext3
1435                  * will do this, as well as the blockdev mapping.
1436                  * try_to_release_page() will discover that cleanness and will
1437                  * drop the buffers and mark the page clean - it can be freed.
1438                  *
1439                  * Rarely, pages can have buffers and no ->mapping.  These are
1440                  * the pages which were not successfully invalidated in
1441                  * truncate_complete_page().  We try to drop those buffers here
1442                  * and if that worked, and the page is no longer mapped into
1443                  * process address space (page_count == 1) it can be freed.
1444                  * Otherwise, leave the page on the LRU so it is swappable.
1445                  */
1446                 if (page_has_private(page)) {
1447                         if (!try_to_release_page(page, sc->gfp_mask))
1448                                 goto activate_locked;
1449                         if (!mapping && page_count(page) == 1) {
1450                                 unlock_page(page);
1451                                 if (put_page_testzero(page))
1452                                         goto free_it;
1453                                 else {
1454                                         /*
1455                                          * rare race with speculative reference.
1456                                          * the speculative reference will free
1457                                          * this page shortly, so we may
1458                                          * increment nr_reclaimed here (and
1459                                          * leave it off the LRU).
1460                                          */
1461                                         nr_reclaimed++;
1462                                         continue;
1463                                 }
1464                         }
1465                 }
1466
1467                 if (PageAnon(page) && !PageSwapBacked(page)) {
1468                         /* follow __remove_mapping for reference */
1469                         if (!page_ref_freeze(page, 1))
1470                                 goto keep_locked;
1471                         if (PageDirty(page)) {
1472                                 page_ref_unfreeze(page, 1);
1473                                 goto keep_locked;
1474                         }
1475
1476                         count_vm_event(PGLAZYFREED);
1477                         count_memcg_page_event(page, PGLAZYFREED);
1478                 } else if (!mapping || !__remove_mapping(mapping, page, true))
1479                         goto keep_locked;
1480
1481                 unlock_page(page);
1482 free_it:
1483                 /*
1484                  * THP may get swapped out in a whole, need account
1485                  * all base pages.
1486                  */
1487                 nr_reclaimed += nr_pages;
1488
1489                 /*
1490                  * Is there need to periodically free_page_list? It would
1491                  * appear not as the counts should be low
1492                  */
1493                 if (unlikely(PageTransHuge(page))) {
1494                         mem_cgroup_uncharge(page);
1495                         (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1496                 } else
1497                         list_add(&page->lru, &free_pages);
1498                 continue;
1499
1500 activate_locked_split:
1501                 /*
1502                  * The tail pages that are failed to add into swap cache
1503                  * reach here.  Fixup nr_scanned and nr_pages.
1504                  */
1505                 if (nr_pages > 1) {
1506                         sc->nr_scanned -= (nr_pages - 1);
1507                         nr_pages = 1;
1508                 }
1509 activate_locked:
1510                 /* Not a candidate for swapping, so reclaim swap space. */
1511                 if (PageSwapCache(page) && (mem_cgroup_swap_full(page) ||
1512                                                 PageMlocked(page)))
1513                         try_to_free_swap(page);
1514                 VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
1515                 if (!PageMlocked(page)) {
1516                         int type = page_is_file_cache(page);
1517                         SetPageActive(page);
1518                         stat->nr_activate[type] += nr_pages;
1519                         count_memcg_page_event(page, PGACTIVATE);
1520                 }
1521 keep_locked:
1522                 unlock_page(page);
1523 keep:
1524                 list_add(&page->lru, &ret_pages);
1525                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page) || PageUnevictable(page), page);
1526         }
1527
1528         pgactivate = stat->nr_activate[0] + stat->nr_activate[1];
1529
1530         mem_cgroup_uncharge_list(&free_pages);
1531         try_to_unmap_flush();
1532         free_unref_page_list(&free_pages);
1533
1534         list_splice(&ret_pages, page_list);
1535         count_vm_events(PGACTIVATE, pgactivate);
1536
1537         return nr_reclaimed;
1538 }
1539
1540 unsigned long reclaim_clean_pages_from_list(struct zone *zone,
1541                                             struct list_head *page_list)
1542 {
1543         struct scan_control sc = {
1544                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
1545                 .priority = DEF_PRIORITY,
1546                 .may_unmap = 1,
1547         };
1548         struct reclaim_stat dummy_stat;
1549         unsigned long ret;
1550         struct page *page, *next;
1551         LIST_HEAD(clean_pages);
1552
1553         list_for_each_entry_safe(page, next, page_list, lru) {
1554                 if (page_is_file_cache(page) && !PageDirty(page) &&
1555                     !__PageMovable(page) && !PageUnevictable(page)) {
1556                         ClearPageActive(page);
1557                         list_move(&page->lru, &clean_pages);
1558                 }
1559         }
1560
1561         ret = shrink_page_list(&clean_pages, zone->zone_pgdat, &sc,
1562                         TTU_IGNORE_ACCESS, &dummy_stat, true);
1563         list_splice(&clean_pages, page_list);
1564         mod_node_page_state(zone->zone_pgdat, NR_ISOLATED_FILE, -ret);
1565         return ret;
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Attempt to remove the specified page from its LRU.  Only take this page
1570  * if it is of the appropriate PageActive status.  Pages which are being
1571  * freed elsewhere are also ignored.
1572  *
1573  * page:        page to consider
1574  * mode:        one of the LRU isolation modes defined above
1575  *
1576  * returns 0 on success, -ve errno on failure.
1577  */
1578 int __isolate_lru_page(struct page *page, isolate_mode_t mode)
1579 {
1580         int ret = -EINVAL;
1581
1582         /* Only take pages on the LRU. */
1583         if (!PageLRU(page))
1584                 return ret;
1585
1586         /* Compaction should not handle unevictable pages but CMA can do so */
1587         if (PageUnevictable(page) && !(mode & ISOLATE_UNEVICTABLE))
1588                 return ret;
1589
1590         ret = -EBUSY;
1591
1592         /*
1593          * To minimise LRU disruption, the caller can indicate that it only
1594          * wants to isolate pages it will be able to operate on without
1595          * blocking - clean pages for the most part.
1596          *
1597          * ISOLATE_ASYNC_MIGRATE is used to indicate that it only wants to pages
1598          * that it is possible to migrate without blocking
1599          */
1600         if (mode & ISOLATE_ASYNC_MIGRATE) {
1601                 /* All the caller can do on PageWriteback is block */
1602                 if (PageWriteback(page))
1603                         return ret;
1604
1605                 if (PageDirty(page)) {
1606                         struct address_space *mapping;
1607                         bool migrate_dirty;
1608
1609                         /*
1610                          * Only pages without mappings or that have a
1611                          * ->migratepage callback are possible to migrate
1612                          * without blocking. However, we can be racing with
1613                          * truncation so it's necessary to lock the page
1614                          * to stabilise the mapping as truncation holds
1615                          * the page lock until after the page is removed
1616                          * from the page cache.
1617                          */
1618                         if (!trylock_page(page))
1619                                 return ret;
1620
1621                         mapping = page_mapping(page);
1622                         migrate_dirty = !mapping || mapping->a_ops->migratepage;
1623                         unlock_page(page);
1624                         if (!migrate_dirty)
1625                                 return ret;
1626                 }
1627         }
1628
1629         if ((mode & ISOLATE_UNMAPPED) && page_mapped(page))
1630                 return ret;
1631
1632         if (likely(get_page_unless_zero(page))) {
1633                 /*
1634                  * Be careful not to clear PageLRU until after we're
1635                  * sure the page is not being freed elsewhere -- the
1636                  * page release code relies on it.
1637                  */
1638                 ClearPageLRU(page);
1639                 ret = 0;
1640         }
1641
1642         return ret;
1643 }
1644
1645
1646 /*
1647  * Update LRU sizes after isolating pages. The LRU size updates must
1648  * be complete before mem_cgroup_update_lru_size due to a santity check.
1649  */
1650 static __always_inline void update_lru_sizes(struct lruvec *lruvec,
1651                         enum lru_list lru, unsigned long *nr_zone_taken)
1652 {
1653         int zid;
1654
1655         for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1656                 if (!nr_zone_taken[zid])
1657                         continue;
1658
1659                 __update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1660 #ifdef CONFIG_MEMCG
1661                 mem_cgroup_update_lru_size(lruvec, lru, zid, -nr_zone_taken[zid]);
1662 #endif
1663         }
1664
1665 }
1666
1667 /**
1668  * pgdat->lru_lock is heavily contended.  Some of the functions that
1669  * shrink the lists perform better by taking out a batch of pages
1670  * and working on them outside the LRU lock.
1671  *
1672  * For pagecache intensive workloads, this function is the hottest
1673  * spot in the kernel (apart from copy_*_user functions).
1674  *
1675  * Appropriate locks must be held before calling this function.
1676  *
1677  * @nr_to_scan: The number of eligible pages to look through on the list.
1678  * @lruvec:     The LRU vector to pull pages from.
1679  * @dst:        The temp list to put pages on to.
1680  * @nr_scanned: The number of pages that were scanned.
1681  * @sc:         The scan_control struct for this reclaim session
1682  * @mode:       One of the LRU isolation modes
1683  * @lru:        LRU list id for isolating
1684  *
1685  * returns how many pages were moved onto *@dst.
1686  */
1687 static unsigned long isolate_lru_pages(unsigned long nr_to_scan,
1688                 struct lruvec *lruvec, struct list_head *dst,
1689                 unsigned long *nr_scanned, struct scan_control *sc,
1690                 enum lru_list lru)
1691 {
1692         struct list_head *src = &lruvec->lists[lru];
1693         unsigned long nr_taken = 0;
1694         unsigned long nr_zone_taken[MAX_NR_ZONES] = { 0 };
1695         unsigned long nr_skipped[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
1696         unsigned long skipped = 0;
1697         unsigned long scan, total_scan, nr_pages;
1698         LIST_HEAD(pages_skipped);
1699         isolate_mode_t mode = (sc->may_unmap ? 0 : ISOLATE_UNMAPPED);
1700
1701         total_scan = 0;
1702         scan = 0;
1703         while (scan < nr_to_scan && !list_empty(src)) {
1704                 struct page *page;
1705
1706                 page = lru_to_page(src);
1707                 prefetchw_prev_lru_page(page, src, flags);
1708
1709                 VM_BUG_ON_PAGE(!PageLRU(page), page);
1710
1711                 nr_pages = 1 << compound_order(page);
1712                 total_scan += nr_pages;
1713
1714                 if (page_zonenum(page) > sc->reclaim_idx) {
1715                         list_move(&page->lru, &pages_skipped);
1716                         nr_skipped[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1717                         continue;
1718                 }
1719
1720                 /*
1721                  * Do not count skipped pages because that makes the function
1722                  * return with no isolated pages if the LRU mostly contains
1723                  * ineligible pages.  This causes the VM to not reclaim any
1724                  * pages, triggering a premature OOM.
1725                  *
1726                  * Account all tail pages of THP.  This would not cause
1727                  * premature OOM since __isolate_lru_page() returns -EBUSY
1728                  * only when the page is being freed somewhere else.
1729                  */
1730                 scan += nr_pages;
1731                 switch (__isolate_lru_page(page, mode)) {
1732                 case 0:
1733                         nr_taken += nr_pages;
1734                         nr_zone_taken[page_zonenum(page)] += nr_pages;
1735                         list_move(&page->lru, dst);
1736                         break;
1737
1738                 case -EBUSY:
1739                         /* else it is being freed elsewhere */
1740                         list_move(&page->lru, src);
1741                         continue;
1742
1743                 default:
1744                         BUG();
1745                 }
1746         }
1747
1748         /*
1749          * Splice any skipped pages to the start of the LRU list. Note that
1750          * this disrupts the LRU order when reclaiming for lower zones but
1751          * we cannot splice to the tail. If we did then the SWAP_CLUSTER_MAX
1752          * scanning would soon rescan the same pages to skip and put the
1753          * system at risk of premature OOM.
1754          */
1755         if (!list_empty(&pages_skipped)) {
1756                 int zid;
1757
1758                 list_splice(&pages_skipped, src);
1759                 for (zid = 0; zid < MAX_NR_ZONES; zid++) {
1760                         if (!nr_skipped[zid])
1761                                 continue;
1762
1763                         __count_zid_vm_events(PGSCAN_SKIP, zid, nr_skipped[zid]);
1764                         skipped += nr_skipped[zid];
1765                 }
1766         }
1767         *nr_scanned = total_scan;
1768         trace_mm_vmscan_lru_isolate(sc->reclaim_idx, sc->order, nr_to_scan,
1769                                     total_scan, skipped, nr_taken, mode, lru);
1770         update_lru_sizes(lruvec, lru, nr_zone_taken);
1771         return nr_taken;
1772 }
1773
1774 /**
1775  * isolate_lru_page - tries to isolate a page from its LRU list
1776  * @page: page to isolate from its LRU list
1777  *
1778  * Isolates a @page from an LRU list, clears PageLRU and adjusts the
1779  * vmstat statistic corresponding to whatever LRU list the page was on.
1780  *
1781  * Returns 0 if the page was removed from an LRU list.
1782  * Returns -EBUSY if the page was not on an LRU list.
1783  *
1784  * The returned page will have PageLRU() cleared.  If it was found on
1785  * the active list, it will have PageActive set.  If it was found on
1786  * the unevictable list, it will have the PageUnevictable bit set. That flag
1787  * may need to be cleared by the caller before letting the page go.
1788  *
1789  * The vmstat statistic corresponding to the list on which the page was
1790  * found will be decremented.
1791  *
1792  * Restrictions:
1793  *
1794  * (1) Must be called with an elevated refcount on the page. This is a
1795  *     fundamentnal difference from isolate_lru_pages (which is called
1796  *     without a stable reference).
1797  * (2) the lru_lock must not be held.
1798  * (3) interrupts must be enabled.
1799  */
1800 int isolate_lru_page(struct page *page)
1801 {
1802         int ret = -EBUSY;
1803
1804         VM_BUG_ON_PAGE(!page_count(page), page);
1805         WARN_RATELIMIT(PageTail(page), "trying to isolate tail page");
1806
1807         if (PageLRU(page)) {
1808                 pg_data_t *pgdat = page_pgdat(page);
1809                 struct lruvec *lruvec;
1810
1811                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1812                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1813                 if (PageLRU(page)) {
1814                         int lru = page_lru(page);
1815                         get_page(page);
1816                         ClearPageLRU(page);
1817                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1818                         ret = 0;
1819                 }
1820                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1821         }
1822         return ret;
1823 }
1824
1825 /*
1826  * A direct reclaimer may isolate SWAP_CLUSTER_MAX pages from the LRU list and
1827  * then get resheduled. When there are massive number of tasks doing page
1828  * allocation, such sleeping direct reclaimers may keep piling up on each CPU,
1829  * the LRU list will go small and be scanned faster than necessary, leading to
1830  * unnecessary swapping, thrashing and OOM.
1831  */
1832 static int too_many_isolated(struct pglist_data *pgdat, int file,
1833                 struct scan_control *sc)
1834 {
1835         unsigned long inactive, isolated;
1836
1837         if (current_is_kswapd())
1838                 return 0;
1839
1840         if (!sane_reclaim(sc))
1841                 return 0;
1842
1843         if (file) {
1844                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
1845                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_FILE);
1846         } else {
1847                 inactive = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
1848                 isolated = node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON);
1849         }
1850
1851         /*
1852          * GFP_NOIO/GFP_NOFS callers are allowed to isolate more pages, so they
1853          * won't get blocked by normal direct-reclaimers, forming a circular
1854          * deadlock.
1855          */
1856         if ((sc->gfp_mask & (__GFP_IO | __GFP_FS)) == (__GFP_IO | __GFP_FS))
1857                 inactive >>= 3;
1858
1859         return isolated > inactive;
1860 }
1861
1862 /*
1863  * This moves pages from @list to corresponding LRU list.
1864  *
1865  * We move them the other way if the page is referenced by one or more
1866  * processes, from rmap.
1867  *
1868  * If the pages are mostly unmapped, the processing is fast and it is
1869  * appropriate to hold zone_lru_lock across the whole operation.  But if
1870  * the pages are mapped, the processing is slow (page_referenced()) so we
1871  * should drop zone_lru_lock around each page.  It's impossible to balance
1872  * this, so instead we remove the pages from the LRU while processing them.
1873  * It is safe to rely on PG_active against the non-LRU pages in here because
1874  * nobody will play with that bit on a non-LRU page.
1875  *
1876  * The downside is that we have to touch page->_refcount against each page.
1877  * But we had to alter page->flags anyway.
1878  *
1879  * Returns the number of pages moved to the given lruvec.
1880  */
1881
1882 static unsigned noinline_for_stack move_pages_to_lru(struct lruvec *lruvec,
1883                                                      struct list_head *list)
1884 {
1885         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1886         int nr_pages, nr_moved = 0;
1887         LIST_HEAD(pages_to_free);
1888         struct page *page;
1889         enum lru_list lru;
1890
1891         while (!list_empty(list)) {
1892                 page = lru_to_page(list);
1893                 VM_BUG_ON_PAGE(PageLRU(page), page);
1894                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
1895                         list_del(&page->lru);
1896                         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1897                         putback_lru_page(page);
1898                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1899                         continue;
1900                 }
1901                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
1902
1903                 SetPageLRU(page);
1904                 lru = page_lru(page);
1905
1906                 nr_pages = hpage_nr_pages(page);
1907                 update_lru_size(lruvec, lru, page_zonenum(page), nr_pages);
1908                 list_move(&page->lru, &lruvec->lists[lru]);
1909
1910                 if (put_page_testzero(page)) {
1911                         __ClearPageLRU(page);
1912                         __ClearPageActive(page);
1913                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, lru);
1914
1915                         if (unlikely(PageCompound(page))) {
1916                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1917                                 mem_cgroup_uncharge(page);
1918                                 (*get_compound_page_dtor(page))(page);
1919                                 spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1920                         } else
1921                                 list_add(&page->lru, &pages_to_free);
1922                 } else {
1923                         nr_moved += nr_pages;
1924                 }
1925         }
1926
1927         /*
1928          * To save our caller's stack, now use input list for pages to free.
1929          */
1930         list_splice(&pages_to_free, list);
1931
1932         return nr_moved;
1933 }
1934
1935 /*
1936  * If a kernel thread (such as nfsd for loop-back mounts) services
1937  * a backing device by writing to the page cache it sets PF_LESS_THROTTLE.
1938  * In that case we should only throttle if the backing device it is
1939  * writing to is congested.  In other cases it is safe to throttle.
1940  */
1941 static int current_may_throttle(void)
1942 {
1943         return !(current->flags & PF_LESS_THROTTLE) ||
1944                 current->backing_dev_info == NULL ||
1945                 bdi_write_congested(current->backing_dev_info);
1946 }
1947
1948 /*
1949  * shrink_inactive_list() is a helper for shrink_node().  It returns the number
1950  * of reclaimed pages
1951  */
1952 static noinline_for_stack unsigned long
1953 shrink_inactive_list(unsigned long nr_to_scan, struct lruvec *lruvec,
1954                      struct scan_control *sc, enum lru_list lru)
1955 {
1956         LIST_HEAD(page_list);
1957         unsigned long nr_scanned;
1958         unsigned long nr_reclaimed = 0;
1959         unsigned long nr_taken;
1960         struct reclaim_stat stat;
1961         int file = is_file_lru(lru);
1962         enum vm_event_item item;
1963         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
1964         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
1965         bool stalled = false;
1966
1967         while (unlikely(too_many_isolated(pgdat, file, sc))) {
1968                 if (stalled)
1969                         return 0;
1970
1971                 /* wait a bit for the reclaimer. */
1972                 msleep(100);
1973                 stalled = true;
1974
1975                 /* We are about to die and free our memory. Return now. */
1976                 if (fatal_signal_pending(current))
1977                         return SWAP_CLUSTER_MAX;
1978         }
1979
1980         lru_add_drain();
1981
1982         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
1983
1984         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &page_list,
1985                                      &nr_scanned, sc, lru);
1986
1987         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
1988         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
1989
1990         item = current_is_kswapd() ? PGSCAN_KSWAPD : PGSCAN_DIRECT;
1991         if (global_reclaim(sc))
1992                 __count_vm_events(item, nr_scanned);
1993         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_scanned);
1994         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
1995
1996         if (nr_taken == 0)
1997                 return 0;
1998
1999         nr_reclaimed = shrink_page_list(&page_list, pgdat, sc, 0,
2000                                 &stat, false);
2001
2002         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2003
2004         item = current_is_kswapd() ? PGSTEAL_KSWAPD : PGSTEAL_DIRECT;
2005         if (global_reclaim(sc))
2006                 __count_vm_events(item, nr_reclaimed);
2007         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), item, nr_reclaimed);
2008         reclaim_stat->recent_rotated[0] += stat.nr_activate[0];
2009         reclaim_stat->recent_rotated[1] += stat.nr_activate[1];
2010
2011         move_pages_to_lru(lruvec, &page_list);
2012
2013         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2014
2015         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2016
2017         mem_cgroup_uncharge_list(&page_list);
2018         free_unref_page_list(&page_list);
2019
2020         /*
2021          * If dirty pages are scanned that are not queued for IO, it
2022          * implies that flushers are not doing their job. This can
2023          * happen when memory pressure pushes dirty pages to the end of
2024          * the LRU before the dirty limits are breached and the dirty
2025          * data has expired. It can also happen when the proportion of
2026          * dirty pages grows not through writes but through memory
2027          * pressure reclaiming all the clean cache. And in some cases,
2028          * the flushers simply cannot keep up with the allocation
2029          * rate. Nudge the flusher threads in case they are asleep.
2030          */
2031         if (stat.nr_unqueued_dirty == nr_taken)
2032                 wakeup_flusher_threads(WB_REASON_VMSCAN);
2033
2034         sc->nr.dirty += stat.nr_dirty;
2035         sc->nr.congested += stat.nr_congested;
2036         sc->nr.unqueued_dirty += stat.nr_unqueued_dirty;
2037         sc->nr.writeback += stat.nr_writeback;
2038         sc->nr.immediate += stat.nr_immediate;
2039         sc->nr.taken += nr_taken;
2040         if (file)
2041                 sc->nr.file_taken += nr_taken;
2042
2043         trace_mm_vmscan_lru_shrink_inactive(pgdat->node_id,
2044                         nr_scanned, nr_reclaimed, &stat, sc->priority, file);
2045         return nr_reclaimed;
2046 }
2047
2048 static void shrink_active_list(unsigned long nr_to_scan,
2049                                struct lruvec *lruvec,
2050                                struct scan_control *sc,
2051                                enum lru_list lru)
2052 {
2053         unsigned long nr_taken;
2054         unsigned long nr_scanned;
2055         unsigned long vm_flags;
2056         LIST_HEAD(l_hold);      /* The pages which were snipped off */
2057         LIST_HEAD(l_active);
2058         LIST_HEAD(l_inactive);
2059         struct page *page;
2060         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2061         unsigned nr_deactivate, nr_activate;
2062         unsigned nr_rotated = 0;
2063         int file = is_file_lru(lru);
2064         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2065
2066         lru_add_drain();
2067
2068         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2069
2070         nr_taken = isolate_lru_pages(nr_to_scan, lruvec, &l_hold,
2071                                      &nr_scanned, sc, lru);
2072
2073         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, nr_taken);
2074         reclaim_stat->recent_scanned[file] += nr_taken;
2075
2076         __count_vm_events(PGREFILL, nr_scanned);
2077         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGREFILL, nr_scanned);
2078
2079         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2080
2081         while (!list_empty(&l_hold)) {
2082                 cond_resched();
2083                 page = lru_to_page(&l_hold);
2084                 list_del(&page->lru);
2085
2086                 if (unlikely(!page_evictable(page))) {
2087                         putback_lru_page(page);
2088                         continue;
2089                 }
2090
2091                 if (unlikely(buffer_heads_over_limit)) {
2092                         if (page_has_private(page) && trylock_page(page)) {
2093                                 if (page_has_private(page))
2094                                         try_to_release_page(page, 0);
2095                                 unlock_page(page);
2096                         }
2097                 }
2098
2099                 if (page_referenced(page, 0, sc->target_mem_cgroup,
2100                                     &vm_flags)) {
2101                         nr_rotated += hpage_nr_pages(page);
2102                         /*
2103                          * Identify referenced, file-backed active pages and
2104                          * give them one more trip around the active list. So
2105                          * that executable code get better chances to stay in
2106                          * memory under moderate memory pressure.  Anon pages
2107                          * are not likely to be evicted by use-once streaming
2108                          * IO, plus JVM can create lots of anon VM_EXEC pages,
2109                          * so we ignore them here.
2110                          */
2111                         if ((vm_flags & VM_EXEC) && page_is_file_cache(page)) {
2112                                 list_add(&page->lru, &l_active);
2113                                 continue;
2114                         }
2115                 }
2116
2117                 ClearPageActive(page);  /* we are de-activating */
2118                 SetPageWorkingset(page);
2119                 list_add(&page->lru, &l_inactive);
2120         }
2121
2122         /*
2123          * Move pages back to the lru list.
2124          */
2125         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2126         /*
2127          * Count referenced pages from currently used mappings as rotated,
2128          * even though only some of them are actually re-activated.  This
2129          * helps balance scan pressure between file and anonymous pages in
2130          * get_scan_count.
2131          */
2132         reclaim_stat->recent_rotated[file] += nr_rotated;
2133
2134         nr_activate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_active);
2135         nr_deactivate = move_pages_to_lru(lruvec, &l_inactive);
2136         /* Keep all free pages in l_active list */
2137         list_splice(&l_inactive, &l_active);
2138
2139         __count_vm_events(PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2140         __count_memcg_events(lruvec_memcg(lruvec), PGDEACTIVATE, nr_deactivate);
2141
2142         __mod_node_page_state(pgdat, NR_ISOLATED_ANON + file, -nr_taken);
2143         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2144
2145         mem_cgroup_uncharge_list(&l_active);
2146         free_unref_page_list(&l_active);
2147         trace_mm_vmscan_lru_shrink_active(pgdat->node_id, nr_taken, nr_activate,
2148                         nr_deactivate, nr_rotated, sc->priority, file);
2149 }
2150
2151 /*
2152  * The inactive anon list should be small enough that the VM never has
2153  * to do too much work.
2154  *
2155  * The inactive file list should be small enough to leave most memory
2156  * to the established workingset on the scan-resistant active list,
2157  * but large enough to avoid thrashing the aggregate readahead window.
2158  *
2159  * Both inactive lists should also be large enough that each inactive
2160  * page has a chance to be referenced again before it is reclaimed.
2161  *
2162  * If that fails and refaulting is observed, the inactive list grows.
2163  *
2164  * The inactive_ratio is the target ratio of ACTIVE to INACTIVE pages
2165  * on this LRU, maintained by the pageout code. An inactive_ratio
2166  * of 3 means 3:1 or 25% of the pages are kept on the inactive list.
2167  *
2168  * total     target    max
2169  * memory    ratio     inactive
2170  * -------------------------------------
2171  *   10MB       1         5MB
2172  *  100MB       1        50MB
2173  *    1GB       3       250MB
2174  *   10GB      10       0.9GB
2175  *  100GB      31         3GB
2176  *    1TB     101        10GB
2177  *   10TB     320        32GB
2178  */
2179 static bool inactive_list_is_low(struct lruvec *lruvec, bool file,
2180                                  struct scan_control *sc, bool trace)
2181 {
2182         enum lru_list active_lru = file * LRU_FILE + LRU_ACTIVE;
2183         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2184         enum lru_list inactive_lru = file * LRU_FILE;
2185         unsigned long inactive, active;
2186         unsigned long inactive_ratio;
2187         unsigned long refaults;
2188         unsigned long gb;
2189
2190         /*
2191          * If we don't have swap space, anonymous page deactivation
2192          * is pointless.
2193          */
2194         if (!file && !total_swap_pages)
2195                 return false;
2196
2197         inactive = lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, sc->reclaim_idx);
2198         active = lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, sc->reclaim_idx);
2199
2200         /*
2201          * When refaults are being observed, it means a new workingset
2202          * is being established. Disable active list protection to get
2203          * rid of the stale workingset quickly.
2204          */
2205         refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2206         if (file && lruvec->refaults != refaults) {
2207                 inactive_ratio = 0;
2208         } else {
2209                 gb = (inactive + active) >> (30 - PAGE_SHIFT);
2210                 if (gb)
2211                         inactive_ratio = int_sqrt(10 * gb);
2212                 else
2213                         inactive_ratio = 1;
2214         }
2215
2216         if (trace)
2217                 trace_mm_vmscan_inactive_list_is_low(pgdat->node_id, sc->reclaim_idx,
2218                         lruvec_lru_size(lruvec, inactive_lru, MAX_NR_ZONES), inactive,
2219                         lruvec_lru_size(lruvec, active_lru, MAX_NR_ZONES), active,
2220                         inactive_ratio, file);
2221
2222         return inactive * inactive_ratio < active;
2223 }
2224
2225 static unsigned long shrink_list(enum lru_list lru, unsigned long nr_to_scan,
2226                                  struct lruvec *lruvec, struct scan_control *sc)
2227 {
2228         if (is_active_lru(lru)) {
2229                 if (inactive_list_is_low(lruvec, is_file_lru(lru), sc, true))
2230                         shrink_active_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2231                 return 0;
2232         }
2233
2234         return shrink_inactive_list(nr_to_scan, lruvec, sc, lru);
2235 }
2236
2237 enum scan_balance {
2238         SCAN_EQUAL,
2239         SCAN_FRACT,
2240         SCAN_ANON,
2241         SCAN_FILE,
2242 };
2243
2244 /*
2245  * Determine how aggressively the anon and file LRU lists should be
2246  * scanned.  The relative value of each set of LRU lists is determined
2247  * by looking at the fraction of the pages scanned we did rotate back
2248  * onto the active list instead of evict.
2249  *
2250  * nr[0] = anon inactive pages to scan; nr[1] = anon active pages to scan
2251  * nr[2] = file inactive pages to scan; nr[3] = file active pages to scan
2252  */
2253 static void get_scan_count(struct lruvec *lruvec, struct mem_cgroup *memcg,
2254                            struct scan_control *sc, unsigned long *nr,
2255                            unsigned long *lru_pages)
2256 {
2257         int swappiness = mem_cgroup_swappiness(memcg);
2258         struct zone_reclaim_stat *reclaim_stat = &lruvec->reclaim_stat;
2259         u64 fraction[2];
2260         u64 denominator = 0;    /* gcc */
2261         struct pglist_data *pgdat = lruvec_pgdat(lruvec);
2262         unsigned long anon_prio, file_prio;
2263         enum scan_balance scan_balance;
2264         unsigned long anon, file;
2265         unsigned long ap, fp;
2266         enum lru_list lru;
2267
2268         /* If we have no swap space, do not bother scanning anon pages. */
2269         if (!sc->may_swap || mem_cgroup_get_nr_swap_pages(memcg) <= 0) {
2270                 scan_balance = SCAN_FILE;
2271                 goto out;
2272         }
2273
2274         /*
2275          * Global reclaim will swap to prevent OOM even with no
2276          * swappiness, but memcg users want to use this knob to
2277          * disable swapping for individual groups completely when
2278          * using the memory controller's swap limit feature would be
2279          * too expensive.
2280          */
2281         if (!global_reclaim(sc) && !swappiness) {
2282                 scan_balance = SCAN_FILE;
2283                 goto out;
2284         }
2285
2286         /*
2287          * Do not apply any pressure balancing cleverness when the
2288          * system is close to OOM, scan both anon and file equally
2289          * (unless the swappiness setting disagrees with swapping).
2290          */
2291         if (!sc->priority && swappiness) {
2292                 scan_balance = SCAN_EQUAL;
2293                 goto out;
2294         }
2295
2296         /*
2297          * Prevent the reclaimer from falling into the cache trap: as
2298          * cache pages start out inactive, every cache fault will tip
2299          * the scan balance towards the file LRU.  And as the file LRU
2300          * shrinks, so does the window for rotation from references.
2301          * This means we have a runaway feedback loop where a tiny
2302          * thrashing file LRU becomes infinitely more attractive than
2303          * anon pages.  Try to detect this based on file LRU size.
2304          */
2305         if (global_reclaim(sc)) {
2306                 unsigned long pgdatfile;
2307                 unsigned long pgdatfree;
2308                 int z;
2309                 unsigned long total_high_wmark = 0;
2310
2311                 pgdatfree = sum_zone_node_page_state(pgdat->node_id, NR_FREE_PAGES);
2312                 pgdatfile = node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE) +
2313                            node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2314
2315                 for (z = 0; z < MAX_NR_ZONES; z++) {
2316                         struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2317                         if (!managed_zone(zone))
2318                                 continue;
2319
2320                         total_high_wmark += high_wmark_pages(zone);
2321                 }
2322
2323                 if (unlikely(pgdatfile + pgdatfree <= total_high_wmark)) {
2324                         /*
2325                          * Force SCAN_ANON if there are enough inactive
2326                          * anonymous pages on the LRU in eligible zones.
2327                          * Otherwise, the small LRU gets thrashed.
2328                          */
2329                         if (!inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, false) &&
2330                             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, sc->reclaim_idx)
2331                                         >> sc->priority) {
2332                                 scan_balance = SCAN_ANON;
2333                                 goto out;
2334                         }
2335                 }
2336         }
2337
2338         /*
2339          * If there is enough inactive page cache, i.e. if the size of the
2340          * inactive list is greater than that of the active list *and* the
2341          * inactive list actually has some pages to scan on this priority, we
2342          * do not reclaim anything from the anonymous working set right now.
2343          * Without the second condition we could end up never scanning an
2344          * lruvec even if it has plenty of old anonymous pages unless the
2345          * system is under heavy pressure.
2346          */
2347         if (!inactive_list_is_low(lruvec, true, sc, false) &&
2348             lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, sc->reclaim_idx) >> sc->priority) {
2349                 scan_balance = SCAN_FILE;
2350                 goto out;
2351         }
2352
2353         scan_balance = SCAN_FRACT;
2354
2355         /*
2356          * With swappiness at 100, anonymous and file have the same priority.
2357          * This scanning priority is essentially the inverse of IO cost.
2358          */
2359         anon_prio = swappiness;
2360         file_prio = 200 - anon_prio;
2361
2362         /*
2363          * OK, so we have swap space and a fair amount of page cache
2364          * pages.  We use the recently rotated / recently scanned
2365          * ratios to determine how valuable each cache is.
2366          *
2367          * Because workloads change over time (and to avoid overflow)
2368          * we keep these statistics as a floating average, which ends
2369          * up weighing recent references more than old ones.
2370          *
2371          * anon in [0], file in [1]
2372          */
2373
2374         anon  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES) +
2375                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_ANON, MAX_NR_ZONES);
2376         file  = lruvec_lru_size(lruvec, LRU_ACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES) +
2377                 lruvec_lru_size(lruvec, LRU_INACTIVE_FILE, MAX_NR_ZONES);
2378
2379         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
2380         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[0] > anon / 4)) {
2381                 reclaim_stat->recent_scanned[0] /= 2;
2382                 reclaim_stat->recent_rotated[0] /= 2;
2383         }
2384
2385         if (unlikely(reclaim_stat->recent_scanned[1] > file / 4)) {
2386                 reclaim_stat->recent_scanned[1] /= 2;
2387                 reclaim_stat->recent_rotated[1] /= 2;
2388         }
2389
2390         /*
2391          * The amount of pressure on anon vs file pages is inversely
2392          * proportional to the fraction of recently scanned pages on
2393          * each list that were recently referenced and in active use.
2394          */
2395         ap = anon_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[0] + 1);
2396         ap /= reclaim_stat->recent_rotated[0] + 1;
2397
2398         fp = file_prio * (reclaim_stat->recent_scanned[1] + 1);
2399         fp /= reclaim_stat->recent_rotated[1] + 1;
2400         spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
2401
2402         fraction[0] = ap;
2403         fraction[1] = fp;
2404         denominator = ap + fp + 1;
2405 out:
2406         *lru_pages = 0;
2407         for_each_evictable_lru(lru) {
2408                 int file = is_file_lru(lru);
2409                 unsigned long size;
2410                 unsigned long scan;
2411
2412                 size = lruvec_lru_size(lruvec, lru, sc->reclaim_idx);
2413                 scan = size >> sc->priority;
2414                 /*
2415                  * If the cgroup's already been deleted, make sure to
2416                  * scrape out the remaining cache.
2417                  */
2418                 if (!scan && !mem_cgroup_online(memcg))
2419                         scan = min(size, SWAP_CLUSTER_MAX);
2420
2421                 switch (scan_balance) {
2422                 case SCAN_EQUAL:
2423                         /* Scan lists relative to size */
2424                         break;
2425                 case SCAN_FRACT:
2426                         /*
2427                          * Scan types proportional to swappiness and
2428                          * their relative recent reclaim efficiency.
2429                          * Make sure we don't miss the last page
2430                          * because of a round-off error.
2431                          */
2432                         scan = DIV64_U64_ROUND_UP(scan * fraction[file],
2433                                                   denominator);
2434                         break;
2435                 case SCAN_FILE:
2436                 case SCAN_ANON:
2437                         /* Scan one type exclusively */
2438                         if ((scan_balance == SCAN_FILE) != file) {
2439                                 size = 0;
2440                                 scan = 0;
2441                         }
2442                         break;
2443                 default:
2444                         /* Look ma, no brain */
2445                         BUG();
2446                 }
2447
2448                 *lru_pages += size;
2449                 nr[lru] = scan;
2450         }
2451 }
2452
2453 /*
2454  * This is a basic per-node page freer.  Used by both kswapd and direct reclaim.
2455  */
2456 static void shrink_node_memcg(struct pglist_data *pgdat, struct mem_cgroup *memcg,
2457                               struct scan_control *sc, unsigned long *lru_pages)
2458 {
2459         struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2460         unsigned long nr[NR_LRU_LISTS];
2461         unsigned long targets[NR_LRU_LISTS];
2462         unsigned long nr_to_scan;
2463         enum lru_list lru;
2464         unsigned long nr_reclaimed = 0;
2465         unsigned long nr_to_reclaim = sc->nr_to_reclaim;
2466         struct blk_plug plug;
2467         bool scan_adjusted;
2468
2469         get_scan_count(lruvec, memcg, sc, nr, lru_pages);
2470
2471         /* Record the original scan target for proportional adjustments later */
2472         memcpy(targets, nr, sizeof(nr));
2473
2474         /*
2475          * Global reclaiming within direct reclaim at DEF_PRIORITY is a normal
2476          * event that can occur when there is little memory pressure e.g.
2477          * multiple streaming readers/writers. Hence, we do not abort scanning
2478          * when the requested number of pages are reclaimed when scanning at
2479          * DEF_PRIORITY on the assumption that the fact we are direct
2480          * reclaiming implies that kswapd is not keeping up and it is best to
2481          * do a batch of work at once. For memcg reclaim one check is made to
2482          * abort proportional reclaim if either the file or anon lru has already
2483          * dropped to zero at the first pass.
2484          */
2485         scan_adjusted = (global_reclaim(sc) && !current_is_kswapd() &&
2486                          sc->priority == DEF_PRIORITY);
2487
2488         blk_start_plug(&plug);
2489         while (nr[LRU_INACTIVE_ANON] || nr[LRU_ACTIVE_FILE] ||
2490                                         nr[LRU_INACTIVE_FILE]) {
2491                 unsigned long nr_anon, nr_file, percentage;
2492                 unsigned long nr_scanned;
2493
2494                 for_each_evictable_lru(lru) {
2495                         if (nr[lru]) {
2496                                 nr_to_scan = min(nr[lru], SWAP_CLUSTER_MAX);
2497                                 nr[lru] -= nr_to_scan;
2498
2499                                 nr_reclaimed += shrink_list(lru, nr_to_scan,
2500                                                             lruvec, sc);
2501                         }
2502                 }
2503
2504                 cond_resched();
2505
2506                 if (nr_reclaimed < nr_to_reclaim || scan_adjusted)
2507                         continue;
2508
2509                 /*
2510                  * For kswapd and memcg, reclaim at least the number of pages
2511                  * requested. Ensure that the anon and file LRUs are scanned
2512                  * proportionally what was requested by get_scan_count(). We
2513                  * stop reclaiming one LRU and reduce the amount scanning
2514                  * proportional to the original scan target.
2515                  */
2516                 nr_file = nr[LRU_INACTIVE_FILE] + nr[LRU_ACTIVE_FILE];
2517                 nr_anon = nr[LRU_INACTIVE_ANON] + nr[LRU_ACTIVE_ANON];
2518
2519                 /*
2520                  * It's just vindictive to attack the larger once the smaller
2521                  * has gone to zero.  And given the way we stop scanning the
2522                  * smaller below, this makes sure that we only make one nudge
2523                  * towards proportionality once we've got nr_to_reclaim.
2524                  */
2525                 if (!nr_file || !nr_anon)
2526                         break;
2527
2528                 if (nr_file > nr_anon) {
2529                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_ANON] +
2530                                                 targets[LRU_ACTIVE_ANON] + 1;
2531                         lru = LRU_BASE;
2532                         percentage = nr_anon * 100 / scan_target;
2533                 } else {
2534                         unsigned long scan_target = targets[LRU_INACTIVE_FILE] +
2535                                                 targets[LRU_ACTIVE_FILE] + 1;
2536                         lru = LRU_FILE;
2537                         percentage = nr_file * 100 / scan_target;
2538                 }
2539
2540                 /* Stop scanning the smaller of the LRU */
2541                 nr[lru] = 0;
2542                 nr[lru + LRU_ACTIVE] = 0;
2543
2544                 /*
2545                  * Recalculate the other LRU scan count based on its original
2546                  * scan target and the percentage scanning already complete
2547                  */
2548                 lru = (lru == LRU_FILE) ? LRU_BASE : LRU_FILE;
2549                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2550                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2551                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2552
2553                 lru += LRU_ACTIVE;
2554                 nr_scanned = targets[lru] - nr[lru];
2555                 nr[lru] = targets[lru] * (100 - percentage) / 100;
2556                 nr[lru] -= min(nr[lru], nr_scanned);
2557
2558                 scan_adjusted = true;
2559         }
2560         blk_finish_plug(&plug);
2561         sc->nr_reclaimed += nr_reclaimed;
2562
2563         /*
2564          * Even if we did not try to evict anon pages at all, we want to
2565          * rebalance the anon lru active/inactive ratio.
2566          */
2567         if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
2568                 shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
2569                                    sc, LRU_ACTIVE_ANON);
2570 }
2571
2572 /* Use reclaim/compaction for costly allocs or under memory pressure */
2573 static bool in_reclaim_compaction(struct scan_control *sc)
2574 {
2575         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) && sc->order &&
2576                         (sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER ||
2577                          sc->priority < DEF_PRIORITY - 2))
2578                 return true;
2579
2580         return false;
2581 }
2582
2583 /*
2584  * Reclaim/compaction is used for high-order allocation requests. It reclaims
2585  * order-0 pages before compacting the zone. should_continue_reclaim() returns
2586  * true if more pages should be reclaimed such that when the page allocator
2587  * calls try_to_compact_zone() that it will have enough free pages to succeed.
2588  * It will give up earlier than that if there is difficulty reclaiming pages.
2589  */
2590 static inline bool should_continue_reclaim(struct pglist_data *pgdat,
2591                                         unsigned long nr_reclaimed,
2592                                         unsigned long nr_scanned,
2593                                         struct scan_control *sc)
2594 {
2595         unsigned long pages_for_compaction;
2596         unsigned long inactive_lru_pages;
2597         int z;
2598
2599         /* If not in reclaim/compaction mode, stop */
2600         if (!in_reclaim_compaction(sc))
2601                 return false;
2602
2603         /* Consider stopping depending on scan and reclaim activity */
2604         if (sc->gfp_mask & __GFP_RETRY_MAYFAIL) {
2605                 /*
2606                  * For __GFP_RETRY_MAYFAIL allocations, stop reclaiming if the
2607                  * full LRU list has been scanned and we are still failing
2608                  * to reclaim pages. This full LRU scan is potentially
2609                  * expensive but a __GFP_RETRY_MAYFAIL caller really wants to succeed
2610                  */
2611                 if (!nr_reclaimed && !nr_scanned)
2612                         return false;
2613         } else {
2614                 /*
2615                  * For non-__GFP_RETRY_MAYFAIL allocations which can presumably
2616                  * fail without consequence, stop if we failed to reclaim
2617                  * any pages from the last SWAP_CLUSTER_MAX number of
2618                  * pages that were scanned. This will return to the
2619                  * caller faster at the risk reclaim/compaction and
2620                  * the resulting allocation attempt fails
2621                  */
2622                 if (!nr_reclaimed)
2623                         return false;
2624         }
2625
2626         /*
2627          * If we have not reclaimed enough pages for compaction and the
2628          * inactive lists are large enough, continue reclaiming
2629          */
2630         pages_for_compaction = compact_gap(sc->order);
2631         inactive_lru_pages = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE);
2632         if (get_nr_swap_pages() > 0)
2633                 inactive_lru_pages += node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_ANON);
2634         if (sc->nr_reclaimed < pages_for_compaction &&
2635                         inactive_lru_pages > pages_for_compaction)
2636                 return true;
2637
2638         /* If compaction would go ahead or the allocation would succeed, stop */
2639         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
2640                 struct zone *zone = &pgdat->node_zones[z];
2641                 if (!managed_zone(zone))
2642                         continue;
2643
2644                 switch (compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx)) {
2645                 case COMPACT_SUCCESS:
2646                 case COMPACT_CONTINUE:
2647                         return false;
2648                 default:
2649                         /* check next zone */
2650                         ;
2651                 }
2652         }
2653         return true;
2654 }
2655
2656 static bool pgdat_memcg_congested(pg_data_t *pgdat, struct mem_cgroup *memcg)
2657 {
2658         return test_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags) ||
2659                 (memcg && memcg_congested(pgdat, memcg));
2660 }
2661
2662 static bool shrink_node(pg_data_t *pgdat, struct scan_control *sc)
2663 {
2664         struct reclaim_state *reclaim_state = current->reclaim_state;
2665         unsigned long nr_reclaimed, nr_scanned;
2666         bool reclaimable = false;
2667
2668         do {
2669                 struct mem_cgroup *root = sc->target_mem_cgroup;
2670                 struct mem_cgroup_reclaim_cookie reclaim = {
2671                         .pgdat = pgdat,
2672                         .priority = sc->priority,
2673                 };
2674                 unsigned long node_lru_pages = 0;
2675                 struct mem_cgroup *memcg;
2676
2677                 memset(&sc->nr, 0, sizeof(sc->nr));
2678
2679                 nr_reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2680                 nr_scanned = sc->nr_scanned;
2681
2682                 memcg = mem_cgroup_iter(root, NULL, &reclaim);
2683                 do {
2684                         unsigned long lru_pages;
2685                         unsigned long reclaimed;
2686                         unsigned long scanned;
2687
2688                         switch (mem_cgroup_protected(root, memcg)) {
2689                         case MEMCG_PROT_MIN:
2690                                 /*
2691                                  * Hard protection.
2692                                  * If there is no reclaimable memory, OOM.
2693                                  */
2694                                 continue;
2695                         case MEMCG_PROT_LOW:
2696                                 /*
2697                                  * Soft protection.
2698                                  * Respect the protection only as long as
2699                                  * there is an unprotected supply
2700                                  * of reclaimable memory from other cgroups.
2701                                  */
2702                                 if (!sc->memcg_low_reclaim) {
2703                                         sc->memcg_low_skipped = 1;
2704                                         continue;
2705                                 }
2706                                 memcg_memory_event(memcg, MEMCG_LOW);
2707                                 break;
2708                         case MEMCG_PROT_NONE:
2709                                 break;
2710                         }
2711
2712                         reclaimed = sc->nr_reclaimed;
2713                         scanned = sc->nr_scanned;
2714                         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, sc, &lru_pages);
2715                         node_lru_pages += lru_pages;
2716
2717                         if (sc->may_shrinkslab) {
2718                                 shrink_slab(sc->gfp_mask, pgdat->node_id,
2719                                     memcg, sc->priority);
2720                         }
2721
2722                         /* Record the group's reclaim efficiency */
2723                         vmpressure(sc->gfp_mask, memcg, false,
2724                                    sc->nr_scanned - scanned,
2725                                    sc->nr_reclaimed - reclaimed);
2726
2727                         /*
2728                          * Kswapd have to scan all memory cgroups to fulfill
2729                          * the overall scan target for the node.
2730                          *
2731                          * Limit reclaim, on the other hand, only cares about
2732                          * nr_to_reclaim pages to be reclaimed and it will
2733                          * retry with decreasing priority if one round over the
2734                          * whole hierarchy is not sufficient.
2735                          */
2736                         if (!current_is_kswapd() &&
2737                                         sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim) {
2738                                 mem_cgroup_iter_break(root, memcg);
2739                                 break;
2740                         }
2741                 } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root, memcg, &reclaim)));
2742
2743                 if (reclaim_state) {
2744                         sc->nr_reclaimed += reclaim_state->reclaimed_slab;
2745                         reclaim_state->reclaimed_slab = 0;
2746                 }
2747
2748                 /* Record the subtree's reclaim efficiency */
2749                 vmpressure(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup, true,
2750                            sc->nr_scanned - nr_scanned,
2751                            sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed);
2752
2753                 if (sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed)
2754                         reclaimable = true;
2755
2756                 if (current_is_kswapd()) {
2757                         /*
2758                          * If reclaim is isolating dirty pages under writeback,
2759                          * it implies that the long-lived page allocation rate
2760                          * is exceeding the page laundering rate. Either the
2761                          * global limits are not being effective at throttling
2762                          * processes due to the page distribution throughout
2763                          * zones or there is heavy usage of a slow backing
2764                          * device. The only option is to throttle from reclaim
2765                          * context which is not ideal as there is no guarantee
2766                          * the dirtying process is throttled in the same way
2767                          * balance_dirty_pages() manages.
2768                          *
2769                          * Once a node is flagged PGDAT_WRITEBACK, kswapd will
2770                          * count the number of pages under pages flagged for
2771                          * immediate reclaim and stall if any are encountered
2772                          * in the nr_immediate check below.
2773                          */
2774                         if (sc->nr.writeback && sc->nr.writeback == sc->nr.taken)
2775                                 set_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
2776
2777                         /*
2778                          * Tag a node as congested if all the dirty pages
2779                          * scanned were backed by a congested BDI and
2780                          * wait_iff_congested will stall.
2781                          */
2782                         if (sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2783                                 set_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
2784
2785                         /* Allow kswapd to start writing pages during reclaim.*/
2786                         if (sc->nr.unqueued_dirty == sc->nr.file_taken)
2787                                 set_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
2788
2789                         /*
2790                          * If kswapd scans pages marked marked for immediate
2791                          * reclaim and under writeback (nr_immediate), it
2792                          * implies that pages are cycling through the LRU
2793                          * faster than they are written so also forcibly stall.
2794                          */
2795                         if (sc->nr.immediate)
2796                                 congestion_wait(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2797                 }
2798
2799                 /*
2800                  * Legacy memcg will stall in page writeback so avoid forcibly
2801                  * stalling in wait_iff_congested().
2802                  */
2803                 if (!global_reclaim(sc) && sane_reclaim(sc) &&
2804                     sc->nr.dirty && sc->nr.dirty == sc->nr.congested)
2805                         set_memcg_congestion(pgdat, root, true);
2806
2807                 /*
2808                  * Stall direct reclaim for IO completions if underlying BDIs
2809                  * and node is congested. Allow kswapd to continue until it
2810                  * starts encountering unqueued dirty pages or cycling through
2811                  * the LRU too quickly.
2812                  */
2813                 if (!sc->hibernation_mode && !current_is_kswapd() &&
2814                    current_may_throttle() && pgdat_memcg_congested(pgdat, root))
2815                         wait_iff_congested(BLK_RW_ASYNC, HZ/10);
2816
2817         } while (should_continue_reclaim(pgdat, sc->nr_reclaimed - nr_reclaimed,
2818                                          sc->nr_scanned - nr_scanned, sc));
2819
2820         /*
2821          * Kswapd gives up on balancing particular nodes after too
2822          * many failures to reclaim anything from them and goes to
2823          * sleep. On reclaim progress, reset the failure counter. A
2824          * successful direct reclaim run will revive a dormant kswapd.
2825          */
2826         if (reclaimable)
2827                 pgdat->kswapd_failures = 0;
2828
2829         return reclaimable;
2830 }
2831
2832 /*
2833  * Returns true if compaction should go ahead for a costly-order request, or
2834  * the allocation would already succeed without compaction. Return false if we
2835  * should reclaim first.
2836  */
2837 static inline bool compaction_ready(struct zone *zone, struct scan_control *sc)
2838 {
2839         unsigned long watermark;
2840         enum compact_result suitable;
2841
2842         suitable = compaction_suitable(zone, sc->order, 0, sc->reclaim_idx);
2843         if (suitable == COMPACT_SUCCESS)
2844                 /* Allocation should succeed already. Don't reclaim. */
2845                 return true;
2846         if (suitable == COMPACT_SKIPPED)
2847                 /* Compaction cannot yet proceed. Do reclaim. */
2848                 return false;
2849
2850         /*
2851          * Compaction is already possible, but it takes time to run and there
2852          * are potentially other callers using the pages just freed. So proceed
2853          * with reclaim to make a buffer of free pages available to give
2854          * compaction a reasonable chance of completing and allocating the page.
2855          * Note that we won't actually reclaim the whole buffer in one attempt
2856          * as the target watermark in should_continue_reclaim() is lower. But if
2857          * we are already above the high+gap watermark, don't reclaim at all.
2858          */
2859         watermark = high_wmark_pages(zone) + compact_gap(sc->order);
2860
2861         return zone_watermark_ok_safe(zone, 0, watermark, sc->reclaim_idx);
2862 }
2863
2864 /*
2865  * This is the direct reclaim path, for page-allocating processes.  We only
2866  * try to reclaim pages from zones which will satisfy the caller's allocation
2867  * request.
2868  *
2869  * If a zone is deemed to be full of pinned pages then just give it a light
2870  * scan then give up on it.
2871  */
2872 static void shrink_zones(struct zonelist *zonelist, struct scan_control *sc)
2873 {
2874         struct zoneref *z;
2875         struct zone *zone;
2876         unsigned long nr_soft_reclaimed;
2877         unsigned long nr_soft_scanned;
2878         gfp_t orig_mask;
2879         pg_data_t *last_pgdat = NULL;
2880
2881         /*
2882          * If the number of buffer_heads in the machine exceeds the maximum
2883          * allowed level, force direct reclaim to scan the highmem zone as
2884          * highmem pages could be pinning lowmem pages storing buffer_heads
2885          */
2886         orig_mask = sc->gfp_mask;
2887         if (buffer_heads_over_limit) {
2888                 sc->gfp_mask |= __GFP_HIGHMEM;
2889                 sc->reclaim_idx = gfp_zone(sc->gfp_mask);
2890         }
2891
2892         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
2893                                         sc->reclaim_idx, sc->nodemask) {
2894                 /*
2895                  * Take care memory controller reclaiming has small influence
2896                  * to global LRU.
2897                  */
2898                 if (global_reclaim(sc)) {
2899                         if (!cpuset_zone_allowed(zone,
2900                                                  GFP_KERNEL | __GFP_HARDWALL))
2901                                 continue;
2902
2903                         /*
2904                          * If we already have plenty of memory free for
2905                          * compaction in this zone, don't free any more.
2906                          * Even though compaction is invoked for any
2907                          * non-zero order, only frequent costly order
2908                          * reclamation is disruptive enough to become a
2909                          * noticeable problem, like transparent huge
2910                          * page allocations.
2911                          */
2912                         if (IS_ENABLED(CONFIG_COMPACTION) &&
2913                             sc->order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER &&
2914                             compaction_ready(zone, sc)) {
2915                                 sc->compaction_ready = true;
2916                                 continue;
2917                         }
2918
2919                         /*
2920                          * Shrink each node in the zonelist once. If the
2921                          * zonelist is ordered by zone (not the default) then a
2922                          * node may be shrunk multiple times but in that case
2923                          * the user prefers lower zones being preserved.
2924                          */
2925                         if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2926                                 continue;
2927
2928                         /*
2929                          * This steals pages from memory cgroups over softlimit
2930                          * and returns the number of reclaimed pages and
2931                          * scanned pages. This works for global memory pressure
2932                          * and balancing, not for a memcg's limit.
2933                          */
2934                         nr_soft_scanned = 0;
2935                         nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(zone->zone_pgdat,
2936                                                 sc->order, sc->gfp_mask,
2937                                                 &nr_soft_scanned);
2938                         sc->nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
2939                         sc->nr_scanned += nr_soft_scanned;
2940                         /* need some check for avoid more shrink_zone() */
2941                 }
2942
2943                 /* See comment about same check for global reclaim above */
2944                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
2945                         continue;
2946                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
2947                 shrink_node(zone->zone_pgdat, sc);
2948         }
2949
2950         /*
2951          * Restore to original mask to avoid the impact on the caller if we
2952          * promoted it to __GFP_HIGHMEM.
2953          */
2954         sc->gfp_mask = orig_mask;
2955 }
2956
2957 static void snapshot_refaults(struct mem_cgroup *root_memcg, pg_data_t *pgdat)
2958 {
2959         struct mem_cgroup *memcg;
2960
2961         memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, NULL, NULL);
2962         do {
2963                 unsigned long refaults;
2964                 struct lruvec *lruvec;
2965
2966                 lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
2967                 refaults = lruvec_page_state_local(lruvec, WORKINGSET_ACTIVATE);
2968                 lruvec->refaults = refaults;
2969         } while ((memcg = mem_cgroup_iter(root_memcg, memcg, NULL)));
2970 }
2971
2972 /*
2973  * This is the main entry point to direct page reclaim.
2974  *
2975  * If a full scan of the inactive list fails to free enough memory then we
2976  * are "out of memory" and something needs to be killed.
2977  *
2978  * If the caller is !__GFP_FS then the probability of a failure is reasonably
2979  * high - the zone may be full of dirty or under-writeback pages, which this
2980  * caller can't do much about.  We kick the writeback threads and take explicit
2981  * naps in the hope that some of these pages can be written.  But if the
2982  * allocating task holds filesystem locks which prevent writeout this might not
2983  * work, and the allocation attempt will fail.
2984  *
2985  * returns:     0, if no pages reclaimed
2986  *              else, the number of pages reclaimed
2987  */
2988 static unsigned long do_try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist,
2989                                           struct scan_control *sc)
2990 {
2991         int initial_priority = sc->priority;
2992         pg_data_t *last_pgdat;
2993         struct zoneref *z;
2994         struct zone *zone;
2995 retry:
2996         delayacct_freepages_start();
2997
2998         if (global_reclaim(sc))
2999                 __count_zid_vm_events(ALLOCSTALL, sc->reclaim_idx, 1);
3000
3001         do {
3002                 vmpressure_prio(sc->gfp_mask, sc->target_mem_cgroup,
3003                                 sc->priority);
3004                 sc->nr_scanned = 0;
3005                 shrink_zones(zonelist, sc);
3006
3007                 if (sc->nr_reclaimed >= sc->nr_to_reclaim)
3008                         break;
3009
3010                 if (sc->compaction_ready)
3011                         break;
3012
3013                 /*
3014                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing
3015                  * writepage even in laptop mode.
3016                  */
3017                 if (sc->priority < DEF_PRIORITY - 2)
3018                         sc->may_writepage = 1;
3019         } while (--sc->priority >= 0);
3020
3021         last_pgdat = NULL;
3022         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist, sc->reclaim_idx,
3023                                         sc->nodemask) {
3024                 if (zone->zone_pgdat == last_pgdat)
3025                         continue;
3026                 last_pgdat = zone->zone_pgdat;
3027                 snapshot_refaults(sc->target_mem_cgroup, zone->zone_pgdat);
3028                 set_memcg_congestion(last_pgdat, sc->target_mem_cgroup, false);
3029         }
3030
3031         delayacct_freepages_end();
3032
3033         if (sc->nr_reclaimed)
3034                 return sc->nr_reclaimed;
3035
3036         /* Aborted reclaim to try compaction? don't OOM, then */
3037         if (sc->compaction_ready)
3038                 return 1;
3039
3040         /* Untapped cgroup reserves?  Don't OOM, retry. */
3041         if (sc->memcg_low_skipped) {
3042                 sc->priority = initial_priority;
3043                 sc->memcg_low_reclaim = 1;
3044                 sc->memcg_low_skipped = 0;
3045                 goto retry;
3046         }
3047
3048         return 0;
3049 }
3050
3051 static bool allow_direct_reclaim(pg_data_t *pgdat)
3052 {
3053         struct zone *zone;
3054         unsigned long pfmemalloc_reserve = 0;
3055         unsigned long free_pages = 0;
3056         int i;
3057         bool wmark_ok;
3058
3059         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3060                 return true;
3061
3062         for (i = 0; i <= ZONE_NORMAL; i++) {
3063                 zone = &pgdat->node_zones[i];
3064                 if (!managed_zone(zone))
3065                         continue;
3066
3067                 if (!zone_reclaimable_pages(zone))
3068                         continue;
3069
3070                 pfmemalloc_reserve += min_wmark_pages(zone);
3071                 free_pages += zone_page_state(zone, NR_FREE_PAGES);
3072         }
3073
3074         /* If there are no reserves (unexpected config) then do not throttle */
3075         if (!pfmemalloc_reserve)
3076                 return true;
3077
3078         wmark_ok = free_pages > pfmemalloc_reserve / 2;
3079
3080         /* kswapd must be awake if processes are being throttled */
3081         if (!wmark_ok && waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait)) {
3082                 pgdat->kswapd_classzone_idx = min(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3083                                                 (enum zone_type)ZONE_NORMAL);
3084                 wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3085         }
3086
3087         return wmark_ok;
3088 }
3089
3090 /*
3091  * Throttle direct reclaimers if backing storage is backed by the network
3092  * and the PFMEMALLOC reserve for the preferred node is getting dangerously
3093  * depleted. kswapd will continue to make progress and wake the processes
3094  * when the low watermark is reached.
3095  *
3096  * Returns true if a fatal signal was delivered during throttling. If this
3097  * happens, the page allocator should not consider triggering the OOM killer.
3098  */
3099 static bool throttle_direct_reclaim(gfp_t gfp_mask, struct zonelist *zonelist,
3100                                         nodemask_t *nodemask)
3101 {
3102         struct zoneref *z;
3103         struct zone *zone;
3104         pg_data_t *pgdat = NULL;
3105
3106         /*
3107          * Kernel threads should not be throttled as they may be indirectly
3108          * responsible for cleaning pages necessary for reclaim to make forward
3109          * progress. kjournald for example may enter direct reclaim while
3110          * committing a transaction where throttling it could forcing other
3111          * processes to block on log_wait_commit().
3112          */
3113         if (current->flags & PF_KTHREAD)
3114                 goto out;
3115
3116         /*
3117          * If a fatal signal is pending, this process should not throttle.
3118          * It should return quickly so it can exit and free its memory
3119          */
3120         if (fatal_signal_pending(current))
3121                 goto out;
3122
3123         /*
3124          * Check if the pfmemalloc reserves are ok by finding the first node
3125          * with a usable ZONE_NORMAL or lower zone. The expectation is that
3126          * GFP_KERNEL will be required for allocating network buffers when
3127          * swapping over the network so ZONE_HIGHMEM is unusable.
3128          *
3129          * Throttling is based on the first usable node and throttled processes
3130          * wait on a queue until kswapd makes progress and wakes them. There
3131          * is an affinity then between processes waking up and where reclaim
3132          * progress has been made assuming the process wakes on the same node.
3133          * More importantly, processes running on remote nodes will not compete
3134          * for remote pfmemalloc reserves and processes on different nodes
3135          * should make reasonable progress.
3136          */
3137         for_each_zone_zonelist_nodemask(zone, z, zonelist,
3138                                         gfp_zone(gfp_mask), nodemask) {
3139                 if (zone_idx(zone) > ZONE_NORMAL)
3140                         continue;
3141
3142                 /* Throttle based on the first usable node */
3143                 pgdat = zone->zone_pgdat;
3144                 if (allow_direct_reclaim(pgdat))
3145                         goto out;
3146                 break;
3147         }
3148
3149         /* If no zone was usable by the allocation flags then do not throttle */
3150         if (!pgdat)
3151                 goto out;
3152
3153         /* Account for the throttling */
3154         count_vm_event(PGSCAN_DIRECT_THROTTLE);
3155
3156         /*
3157          * If the caller cannot enter the filesystem, it's possible that it
3158          * is due to the caller holding an FS lock or performing a journal
3159          * transaction in the case of a filesystem like ext[3|4]. In this case,
3160          * it is not safe to block on pfmemalloc_wait as kswapd could be
3161          * blocked waiting on the same lock. Instead, throttle for up to a
3162          * second before continuing.
3163          */
3164         if (!(gfp_mask & __GFP_FS)) {
3165                 wait_event_interruptible_timeout(pgdat->pfmemalloc_wait,
3166                         allow_direct_reclaim(pgdat), HZ);
3167
3168                 goto check_pending;
3169         }
3170
3171         /* Throttle until kswapd wakes the process */
3172         wait_event_killable(zone->zone_pgdat->pfmemalloc_wait,
3173                 allow_direct_reclaim(pgdat));
3174
3175 check_pending:
3176         if (fatal_signal_pending(current))
3177                 return true;
3178
3179 out:
3180         return false;
3181 }
3182
3183 unsigned long try_to_free_pages(struct zonelist *zonelist, int order,
3184                                 gfp_t gfp_mask, nodemask_t *nodemask)
3185 {
3186         unsigned long nr_reclaimed;
3187         struct scan_control sc = {
3188                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3189                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
3190                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
3191                 .order = order,
3192                 .nodemask = nodemask,
3193                 .priority = DEF_PRIORITY,
3194                 .may_writepage = !laptop_mode,
3195                 .may_unmap = 1,
3196                 .may_swap = 1,
3197                 .may_shrinkslab = 1,
3198         };
3199
3200         /*
3201          * scan_control uses s8 fields for order, priority, and reclaim_idx.
3202          * Confirm they are large enough for max values.
3203          */
3204         BUILD_BUG_ON(MAX_ORDER > S8_MAX);
3205         BUILD_BUG_ON(DEF_PRIORITY > S8_MAX);
3206         BUILD_BUG_ON(MAX_NR_ZONES > S8_MAX);
3207
3208         /*
3209          * Do not enter reclaim if fatal signal was delivered while throttled.
3210          * 1 is returned so that the page allocator does not OOM kill at this
3211          * point.
3212          */
3213         if (throttle_direct_reclaim(sc.gfp_mask, zonelist, nodemask))
3214                 return 1;
3215
3216         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3217         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_begin(order, sc.gfp_mask);
3218
3219         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3220
3221         trace_mm_vmscan_direct_reclaim_end(nr_reclaimed);
3222         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3223
3224         return nr_reclaimed;
3225 }
3226
3227 #ifdef CONFIG_MEMCG
3228
3229 unsigned long mem_cgroup_shrink_node(struct mem_cgroup *memcg,
3230                                                 gfp_t gfp_mask, bool noswap,
3231                                                 pg_data_t *pgdat,
3232                                                 unsigned long *nr_scanned)
3233 {
3234         struct scan_control sc = {
3235                 .nr_to_reclaim = SWAP_CLUSTER_MAX,
3236                 .target_mem_cgroup = memcg,
3237                 .may_writepage = !laptop_mode,
3238                 .may_unmap = 1,
3239                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3240                 .may_swap = !noswap,
3241                 .may_shrinkslab = 1,
3242         };
3243         unsigned long lru_pages;
3244
3245         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3246         sc.gfp_mask = (gfp_mask & GFP_RECLAIM_MASK) |
3247                         (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK);
3248
3249         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_begin(sc.order,
3250                                                       sc.gfp_mask);
3251
3252         /*
3253          * NOTE: Although we can get the priority field, using it
3254          * here is not a good idea, since it limits the pages we can scan.
3255          * if we don't reclaim here, the shrink_node from balance_pgdat
3256          * will pick up pages from other mem cgroup's as well. We hack
3257          * the priority and make it zero.
3258          */
3259         shrink_node_memcg(pgdat, memcg, &sc, &lru_pages);
3260
3261         trace_mm_vmscan_memcg_softlimit_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
3262
3263         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3264         *nr_scanned = sc.nr_scanned;
3265
3266         return sc.nr_reclaimed;
3267 }
3268
3269 unsigned long try_to_free_mem_cgroup_pages(struct mem_cgroup *memcg,
3270                                            unsigned long nr_pages,
3271                                            gfp_t gfp_mask,
3272                                            bool may_swap)
3273 {
3274         struct zonelist *zonelist;
3275         unsigned long nr_reclaimed;
3276         unsigned long pflags;
3277         int nid;
3278         unsigned int noreclaim_flag;
3279         struct scan_control sc = {
3280                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
3281                 .gfp_mask = (current_gfp_context(gfp_mask) & GFP_RECLAIM_MASK) |
3282                                 (GFP_HIGHUSER_MOVABLE & ~GFP_RECLAIM_MASK),
3283                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3284                 .target_mem_cgroup = memcg,
3285                 .priority = DEF_PRIORITY,
3286                 .may_writepage = !laptop_mode,
3287                 .may_unmap = 1,
3288                 .may_swap = may_swap,
3289                 .may_shrinkslab = 1,
3290         };
3291
3292         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3293         /*
3294          * Unlike direct reclaim via alloc_pages(), memcg's reclaim doesn't
3295          * take care of from where we get pages. So the node where we start the
3296          * scan does not need to be the current node.
3297          */
3298         nid = mem_cgroup_select_victim_node(memcg);
3299
3300         zonelist = &NODE_DATA(nid)->node_zonelists[ZONELIST_FALLBACK];
3301
3302         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_begin(0, sc.gfp_mask);
3303
3304         psi_memstall_enter(&pflags);
3305         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3306
3307         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3308
3309         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3310         psi_memstall_leave(&pflags);
3311
3312         trace_mm_vmscan_memcg_reclaim_end(nr_reclaimed);
3313         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3314
3315         return nr_reclaimed;
3316 }
3317 #endif
3318
3319 static void age_active_anon(struct pglist_data *pgdat,
3320                                 struct scan_control *sc)
3321 {
3322         struct mem_cgroup *memcg;
3323
3324         if (!total_swap_pages)
3325                 return;
3326
3327         memcg = mem_cgroup_iter(NULL, NULL, NULL);
3328         do {
3329                 struct lruvec *lruvec = mem_cgroup_lruvec(pgdat, memcg);
3330
3331                 if (inactive_list_is_low(lruvec, false, sc, true))
3332                         shrink_active_list(SWAP_CLUSTER_MAX, lruvec,
3333                                            sc, LRU_ACTIVE_ANON);
3334
3335                 memcg = mem_cgroup_iter(NULL, memcg, NULL);
3336         } while (memcg);
3337 }
3338
3339 static bool pgdat_watermark_boosted(pg_data_t *pgdat, int classzone_idx)
3340 {
3341         int i;
3342         struct zone *zone;
3343
3344         /*
3345          * Check for watermark boosts top-down as the higher zones
3346          * are more likely to be boosted. Both watermarks and boosts
3347          * should not be checked at the time time as reclaim would
3348          * start prematurely when there is no boosting and a lower
3349          * zone is balanced.
3350          */
3351         for (i = classzone_idx; i >= 0; i--) {
3352                 zone = pgdat->node_zones + i;
3353                 if (!managed_zone(zone))
3354                         continue;
3355
3356                 if (zone->watermark_boost)
3357                         return true;
3358         }
3359
3360         return false;
3361 }
3362
3363 /*
3364  * Returns true if there is an eligible zone balanced for the request order
3365  * and classzone_idx
3366  */
3367 static bool pgdat_balanced(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3368 {
3369         int i;
3370         unsigned long mark = -1;
3371         struct zone *zone;
3372
3373         /*
3374          * Check watermarks bottom-up as lower zones are more likely to
3375          * meet watermarks.
3376          */
3377         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3378                 zone = pgdat->node_zones + i;
3379
3380                 if (!managed_zone(zone))
3381                         continue;
3382
3383                 mark = high_wmark_pages(zone);
3384                 if (zone_watermark_ok_safe(zone, order, mark, classzone_idx))
3385                         return true;
3386         }
3387
3388         /*
3389          * If a node has no populated zone within classzone_idx, it does not
3390          * need balancing by definition. This can happen if a zone-restricted
3391          * allocation tries to wake a remote kswapd.
3392          */
3393         if (mark == -1)
3394                 return true;
3395
3396         return false;
3397 }
3398
3399 /* Clear pgdat state for congested, dirty or under writeback. */
3400 static void clear_pgdat_congested(pg_data_t *pgdat)
3401 {
3402         clear_bit(PGDAT_CONGESTED, &pgdat->flags);
3403         clear_bit(PGDAT_DIRTY, &pgdat->flags);
3404         clear_bit(PGDAT_WRITEBACK, &pgdat->flags);
3405 }
3406
3407 /*
3408  * Prepare kswapd for sleeping. This verifies that there are no processes
3409  * waiting in throttle_direct_reclaim() and that watermarks have been met.
3410  *
3411  * Returns true if kswapd is ready to sleep
3412  */
3413 static bool prepare_kswapd_sleep(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3414 {
3415         /*
3416          * The throttled processes are normally woken up in balance_pgdat() as
3417          * soon as allow_direct_reclaim() is true. But there is a potential
3418          * race between when kswapd checks the watermarks and a process gets
3419          * throttled. There is also a potential race if processes get
3420          * throttled, kswapd wakes, a large process exits thereby balancing the
3421          * zones, which causes kswapd to exit balance_pgdat() before reaching
3422          * the wake up checks. If kswapd is going to sleep, no process should
3423          * be sleeping on pfmemalloc_wait, so wake them now if necessary. If
3424          * the wake up is premature, processes will wake kswapd and get
3425          * throttled again. The difference from wake ups in balance_pgdat() is
3426          * that here we are under prepare_to_wait().
3427          */
3428         if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait))
3429                 wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3430
3431         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim */
3432         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES)
3433                 return true;
3434
3435         if (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx)) {
3436                 clear_pgdat_congested(pgdat);
3437                 return true;
3438         }
3439
3440         return false;
3441 }
3442
3443 /*
3444  * kswapd shrinks a node of pages that are at or below the highest usable
3445  * zone that is currently unbalanced.
3446  *
3447  * Returns true if kswapd scanned at least the requested number of pages to
3448  * reclaim or if the lack of progress was due to pages under writeback.
3449  * This is used to determine if the scanning priority needs to be raised.
3450  */
3451 static bool kswapd_shrink_node(pg_data_t *pgdat,
3452                                struct scan_control *sc)
3453 {
3454         struct zone *zone;
3455         int z;
3456
3457         /* Reclaim a number of pages proportional to the number of zones */
3458         sc->nr_to_reclaim = 0;
3459         for (z = 0; z <= sc->reclaim_idx; z++) {
3460                 zone = pgdat->node_zones + z;
3461                 if (!managed_zone(zone))
3462                         continue;
3463
3464                 sc->nr_to_reclaim += max(high_wmark_pages(zone), SWAP_CLUSTER_MAX);
3465         }
3466
3467         /*
3468          * Historically care was taken to put equal pressure on all zones but
3469          * now pressure is applied based on node LRU order.
3470          */
3471         shrink_node(pgdat, sc);
3472
3473         /*
3474          * Fragmentation may mean that the system cannot be rebalanced for
3475          * high-order allocations. If twice the allocation size has been
3476          * reclaimed then recheck watermarks only at order-0 to prevent
3477          * excessive reclaim. Assume that a process requested a high-order
3478          * can direct reclaim/compact.
3479          */
3480         if (sc->order && sc->nr_reclaimed >= compact_gap(sc->order))
3481                 sc->order = 0;
3482
3483         return sc->nr_scanned >= sc->nr_to_reclaim;
3484 }
3485
3486 /*
3487  * For kswapd, balance_pgdat() will reclaim pages across a node from zones
3488  * that are eligible for use by the caller until at least one zone is
3489  * balanced.
3490  *
3491  * Returns the order kswapd finished reclaiming at.
3492  *
3493  * kswapd scans the zones in the highmem->normal->dma direction.  It skips
3494  * zones which have free_pages > high_wmark_pages(zone), but once a zone is
3495  * found to have free_pages <= high_wmark_pages(zone), any page in that zone
3496  * or lower is eligible for reclaim until at least one usable zone is
3497  * balanced.
3498  */
3499 static int balance_pgdat(pg_data_t *pgdat, int order, int classzone_idx)
3500 {
3501         int i;
3502         unsigned long nr_soft_reclaimed;
3503         unsigned long nr_soft_scanned;
3504         unsigned long pflags;
3505         unsigned long nr_boost_reclaim;
3506         unsigned long zone_boosts[MAX_NR_ZONES] = { 0, };
3507         bool boosted;
3508         struct zone *zone;
3509         struct scan_control sc = {
3510                 .gfp_mask = GFP_KERNEL,
3511                 .order = order,
3512                 .may_unmap = 1,
3513         };
3514
3515         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3516         psi_memstall_enter(&pflags);
3517         __fs_reclaim_acquire();
3518
3519         count_vm_event(PAGEOUTRUN);
3520
3521         /*
3522          * Account for the reclaim boost. Note that the zone boost is left in
3523          * place so that parallel allocations that are near the watermark will
3524          * stall or direct reclaim until kswapd is finished.
3525          */
3526         nr_boost_reclaim = 0;
3527         for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3528                 zone = pgdat->node_zones + i;
3529                 if (!managed_zone(zone))
3530                         continue;
3531
3532                 nr_boost_reclaim += zone->watermark_boost;
3533                 zone_boosts[i] = zone->watermark_boost;
3534         }
3535         boosted = nr_boost_reclaim;
3536
3537 restart:
3538         sc.priority = DEF_PRIORITY;
3539         do {
3540                 unsigned long nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed;
3541                 bool raise_priority = true;
3542                 bool balanced;
3543                 bool ret;
3544
3545                 sc.reclaim_idx = classzone_idx;
3546
3547                 /*
3548                  * If the number of buffer_heads exceeds the maximum allowed
3549                  * then consider reclaiming from all zones. This has a dual
3550                  * purpose -- on 64-bit systems it is expected that
3551                  * buffer_heads are stripped during active rotation. On 32-bit
3552                  * systems, highmem pages can pin lowmem memory and shrinking
3553                  * buffers can relieve lowmem pressure. Reclaim may still not
3554                  * go ahead if all eligible zones for the original allocation
3555                  * request are balanced to avoid excessive reclaim from kswapd.
3556                  */
3557                 if (buffer_heads_over_limit) {
3558                         for (i = MAX_NR_ZONES - 1; i >= 0; i--) {
3559                                 zone = pgdat->node_zones + i;
3560                                 if (!managed_zone(zone))
3561                                         continue;
3562
3563                                 sc.reclaim_idx = i;
3564                                 break;
3565                         }
3566                 }
3567
3568                 /*
3569                  * If the pgdat is imbalanced then ignore boosting and preserve
3570                  * the watermarks for a later time and restart. Note that the
3571                  * zone watermarks will be still reset at the end of balancing
3572                  * on the grounds that the normal reclaim should be enough to
3573                  * re-evaluate if boosting is required when kswapd next wakes.
3574                  */
3575                 balanced = pgdat_balanced(pgdat, sc.order, classzone_idx);
3576                 if (!balanced && nr_boost_reclaim) {
3577                         nr_boost_reclaim = 0;
3578                         goto restart;
3579                 }
3580
3581                 /*
3582                  * If boosting is not active then only reclaim if there are no
3583                  * eligible zones. Note that sc.reclaim_idx is not used as
3584                  * buffer_heads_over_limit may have adjusted it.
3585                  */
3586                 if (!nr_boost_reclaim && balanced)
3587                         goto out;
3588
3589                 /* Limit the priority of boosting to avoid reclaim writeback */
3590                 if (nr_boost_reclaim && sc.priority == DEF_PRIORITY - 2)
3591                         raise_priority = false;
3592
3593                 /*
3594                  * Do not writeback or swap pages for boosted reclaim. The
3595                  * intent is to relieve pressure not issue sub-optimal IO
3596                  * from reclaim context. If no pages are reclaimed, the
3597                  * reclaim will be aborted.
3598                  */
3599                 sc.may_writepage = !laptop_mode && !nr_boost_reclaim;
3600                 sc.may_swap = !nr_boost_reclaim;
3601                 sc.may_shrinkslab = !nr_boost_reclaim;
3602
3603                 /*
3604                  * Do some background aging of the anon list, to give
3605                  * pages a chance to be referenced before reclaiming. All
3606                  * pages are rotated regardless of classzone as this is
3607                  * about consistent aging.
3608                  */
3609                 age_active_anon(pgdat, &sc);
3610
3611                 /*
3612                  * If we're getting trouble reclaiming, start doing writepage
3613                  * even in laptop mode.
3614                  */
3615                 if (sc.priority < DEF_PRIORITY - 2)
3616                         sc.may_writepage = 1;
3617
3618                 /* Call soft limit reclaim before calling shrink_node. */
3619                 sc.nr_scanned = 0;
3620                 nr_soft_scanned = 0;
3621                 nr_soft_reclaimed = mem_cgroup_soft_limit_reclaim(pgdat, sc.order,
3622                                                 sc.gfp_mask, &nr_soft_scanned);
3623                 sc.nr_reclaimed += nr_soft_reclaimed;
3624
3625                 /*
3626                  * There should be no need to raise the scanning priority if
3627                  * enough pages are already being scanned that that high
3628                  * watermark would be met at 100% efficiency.
3629                  */
3630                 if (kswapd_shrink_node(pgdat, &sc))
3631                         raise_priority = false;
3632
3633                 /*
3634                  * If the low watermark is met there is no need for processes
3635                  * to be throttled on pfmemalloc_wait as they should not be
3636                  * able to safely make forward progress. Wake them
3637                  */
3638                 if (waitqueue_active(&pgdat->pfmemalloc_wait) &&
3639                                 allow_direct_reclaim(pgdat))
3640                         wake_up_all(&pgdat->pfmemalloc_wait);
3641
3642                 /* Check if kswapd should be suspending */
3643                 __fs_reclaim_release();
3644                 ret = try_to_freeze();
3645                 __fs_reclaim_acquire();
3646                 if (ret || kthread_should_stop())
3647                         break;
3648
3649                 /*
3650                  * Raise priority if scanning rate is too low or there was no
3651                  * progress in reclaiming pages
3652                  */
3653                 nr_reclaimed = sc.nr_reclaimed - nr_reclaimed;
3654                 nr_boost_reclaim -= min(nr_boost_reclaim, nr_reclaimed);
3655
3656                 /*
3657                  * If reclaim made no progress for a boost, stop reclaim as
3658                  * IO cannot be queued and it could be an infinite loop in
3659                  * extreme circumstances.
3660                  */
3661                 if (nr_boost_reclaim && !nr_reclaimed)
3662                         break;
3663
3664                 if (raise_priority || !nr_reclaimed)
3665                         sc.priority--;
3666         } while (sc.priority >= 1);
3667
3668         if (!sc.nr_reclaimed)
3669                 pgdat->kswapd_failures++;
3670
3671 out:
3672         /* If reclaim was boosted, account for the reclaim done in this pass */
3673         if (boosted) {
3674                 unsigned long flags;
3675
3676                 for (i = 0; i <= classzone_idx; i++) {
3677                         if (!zone_boosts[i])
3678                                 continue;
3679
3680                         /* Increments are under the zone lock */
3681                         zone = pgdat->node_zones + i;
3682                         spin_lock_irqsave(&zone->lock, flags);
3683                         zone->watermark_boost -= min(zone->watermark_boost, zone_boosts[i]);
3684                         spin_unlock_irqrestore(&zone->lock, flags);
3685                 }
3686
3687                 /*
3688                  * As there is now likely space, wakeup kcompact to defragment
3689                  * pageblocks.
3690                  */
3691                 wakeup_kcompactd(pgdat, pageblock_order, classzone_idx);
3692         }
3693
3694         snapshot_refaults(NULL, pgdat);
3695         __fs_reclaim_release();
3696         psi_memstall_leave(&pflags);
3697         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3698
3699         /*
3700          * Return the order kswapd stopped reclaiming at as
3701          * prepare_kswapd_sleep() takes it into account. If another caller
3702          * entered the allocator slow path while kswapd was awake, order will
3703          * remain at the higher level.
3704          */
3705         return sc.order;
3706 }
3707
3708 /*
3709  * The pgdat->kswapd_classzone_idx is used to pass the highest zone index to be
3710  * reclaimed by kswapd from the waker. If the value is MAX_NR_ZONES which is not
3711  * a valid index then either kswapd runs for first time or kswapd couldn't sleep
3712  * after previous reclaim attempt (node is still unbalanced). In that case
3713  * return the zone index of the previous kswapd reclaim cycle.
3714  */
3715 static enum zone_type kswapd_classzone_idx(pg_data_t *pgdat,
3716                                            enum zone_type prev_classzone_idx)
3717 {
3718         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3719                 return prev_classzone_idx;
3720         return pgdat->kswapd_classzone_idx;
3721 }
3722
3723 static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order,
3724                                 unsigned int classzone_idx)
3725 {
3726         long remaining = 0;
3727         DEFINE_WAIT(wait);
3728
3729         if (freezing(current) || kthread_should_stop())
3730                 return;
3731
3732         prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3733
3734         /*
3735          * Try to sleep for a short interval. Note that kcompactd will only be
3736          * woken if it is possible to sleep for a short interval. This is
3737          * deliberate on the assumption that if reclaim cannot keep an
3738          * eligible zone balanced that it's also unlikely that compaction will
3739          * succeed.
3740          */
3741         if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3742                 /*
3743                  * Compaction records what page blocks it recently failed to
3744                  * isolate pages from and skips them in the future scanning.
3745                  * When kswapd is going to sleep, it is reasonable to assume
3746                  * that pages and compaction may succeed so reset the cache.
3747                  */
3748                 reset_isolation_suitable(pgdat);
3749
3750                 /*
3751                  * We have freed the memory, now we should compact it to make
3752                  * allocation of the requested order possible.
3753                  */
3754                 wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3755
3756                 remaining = schedule_timeout(HZ/10);
3757
3758                 /*
3759                  * If woken prematurely then reset kswapd_classzone_idx and
3760                  * order. The values will either be from a wakeup request or
3761                  * the previous request that slept prematurely.
3762                  */
3763                 if (remaining) {
3764                         pgdat->kswapd_classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3765                         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, reclaim_order);
3766                 }
3767
3768                 finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3769                 prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
3770         }
3771
3772         /*
3773          * After a short sleep, check if it was a premature sleep. If not, then
3774          * go fully to sleep until explicitly woken up.
3775          */
3776         if (!remaining &&
3777             prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, classzone_idx)) {
3778                 trace_mm_vmscan_kswapd_sleep(pgdat->node_id);
3779
3780                 /*
3781                  * vmstat counters are not perfectly accurate and the estimated
3782                  * value for counters such as NR_FREE_PAGES can deviate from the
3783                  * true value by nr_online_cpus * threshold. To avoid the zone
3784                  * watermarks being breached while under pressure, we reduce the
3785                  * per-cpu vmstat threshold while kswapd is awake and restore
3786                  * them before going back to sleep.
3787                  */
3788                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_normal_threshold);
3789
3790                 if (!kthread_should_stop())
3791                         schedule();
3792
3793                 set_pgdat_percpu_threshold(pgdat, calculate_pressure_threshold);
3794         } else {
3795                 if (remaining)
3796                         count_vm_event(KSWAPD_LOW_WMARK_HIT_QUICKLY);
3797                 else
3798                         count_vm_event(KSWAPD_HIGH_WMARK_HIT_QUICKLY);
3799         }
3800         finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
3801 }
3802
3803 /*
3804  * The background pageout daemon, started as a kernel thread
3805  * from the init process.
3806  *
3807  * This basically trickles out pages so that we have _some_
3808  * free memory available even if there is no other activity
3809  * that frees anything up. This is needed for things like routing
3810  * etc, where we otherwise might have all activity going on in
3811  * asynchronous contexts that cannot page things out.
3812  *
3813  * If there are applications that are active memory-allocators
3814  * (most normal use), this basically shouldn't matter.
3815  */
3816 static int kswapd(void *p)
3817 {
3818         unsigned int alloc_order, reclaim_order;
3819         unsigned int classzone_idx = MAX_NR_ZONES - 1;
3820         pg_data_t *pgdat = (pg_data_t*)p;
3821         struct task_struct *tsk = current;
3822         const struct cpumask *cpumask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3823
3824         if (!cpumask_empty(cpumask))
3825                 set_cpus_allowed_ptr(tsk, cpumask);
3826
3827         /*
3828          * Tell the memory management that we're a "memory allocator",
3829          * and that if we need more memory we should get access to it
3830          * regardless (see "__alloc_pages()"). "kswapd" should
3831          * never get caught in the normal page freeing logic.
3832          *
3833          * (Kswapd normally doesn't need memory anyway, but sometimes
3834          * you need a small amount of memory in order to be able to
3835          * page out something else, and this flag essentially protects
3836          * us from recursively trying to free more memory as we're
3837          * trying to free the first piece of memory in the first place).
3838          */
3839         tsk->flags |= PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD;
3840         set_freezable();
3841
3842         pgdat->kswapd_order = 0;
3843         pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3844         for ( ; ; ) {
3845                 bool ret;
3846
3847                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3848                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3849
3850 kswapd_try_sleep:
3851                 kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order,
3852                                         classzone_idx);
3853
3854                 /* Read the new order and classzone_idx */
3855                 alloc_order = reclaim_order = pgdat->kswapd_order;
3856                 classzone_idx = kswapd_classzone_idx(pgdat, classzone_idx);
3857                 pgdat->kswapd_order = 0;
3858                 pgdat->kswapd_classzone_idx = MAX_NR_ZONES;
3859
3860                 ret = try_to_freeze();
3861                 if (kthread_should_stop())
3862                         break;
3863
3864                 /*
3865                  * We can speed up thawing tasks if we don't call balance_pgdat
3866                  * after returning from the refrigerator
3867                  */
3868                 if (ret)
3869                         continue;
3870
3871                 /*
3872                  * Reclaim begins at the requested order but if a high-order
3873                  * reclaim fails then kswapd falls back to reclaiming for
3874                  * order-0. If that happens, kswapd will consider sleeping
3875                  * for the order it finished reclaiming at (reclaim_order)
3876                  * but kcompactd is woken to compact for the original
3877                  * request (alloc_order).
3878                  */
3879                 trace_mm_vmscan_kswapd_wake(pgdat->node_id, classzone_idx,
3880                                                 alloc_order);
3881                 reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, classzone_idx);
3882                 if (reclaim_order < alloc_order)
3883                         goto kswapd_try_sleep;
3884         }
3885
3886         tsk->flags &= ~(PF_MEMALLOC | PF_SWAPWRITE | PF_KSWAPD);
3887
3888         return 0;
3889 }
3890
3891 /*
3892  * A zone is low on free memory or too fragmented for high-order memory.  If
3893  * kswapd should reclaim (direct reclaim is deferred), wake it up for the zone's
3894  * pgdat.  It will wake up kcompactd after reclaiming memory.  If kswapd reclaim
3895  * has failed or is not needed, still wake up kcompactd if only compaction is
3896  * needed.
3897  */
3898 void wakeup_kswapd(struct zone *zone, gfp_t gfp_flags, int order,
3899                    enum zone_type classzone_idx)
3900 {
3901         pg_data_t *pgdat;
3902
3903         if (!managed_zone(zone))
3904                 return;
3905
3906         if (!cpuset_zone_allowed(zone, gfp_flags))
3907                 return;
3908         pgdat = zone->zone_pgdat;
3909
3910         if (pgdat->kswapd_classzone_idx == MAX_NR_ZONES)
3911                 pgdat->kswapd_classzone_idx = classzone_idx;
3912         else
3913                 pgdat->kswapd_classzone_idx = max(pgdat->kswapd_classzone_idx,
3914                                                   classzone_idx);
3915         pgdat->kswapd_order = max(pgdat->kswapd_order, order);
3916         if (!waitqueue_active(&pgdat->kswapd_wait))
3917                 return;
3918
3919         /* Hopeless node, leave it to direct reclaim if possible */
3920         if (pgdat->kswapd_failures >= MAX_RECLAIM_RETRIES ||
3921             (pgdat_balanced(pgdat, order, classzone_idx) &&
3922              !pgdat_watermark_boosted(pgdat, classzone_idx))) {
3923                 /*
3924                  * There may be plenty of free memory available, but it's too
3925                  * fragmented for high-order allocations.  Wake up kcompactd
3926                  * and rely on compaction_suitable() to determine if it's
3927                  * needed.  If it fails, it will defer subsequent attempts to
3928                  * ratelimit its work.
3929                  */
3930                 if (!(gfp_flags & __GFP_DIRECT_RECLAIM))
3931                         wakeup_kcompactd(pgdat, order, classzone_idx);
3932                 return;
3933         }
3934
3935         trace_mm_vmscan_wakeup_kswapd(pgdat->node_id, classzone_idx, order,
3936                                       gfp_flags);
3937         wake_up_interruptible(&pgdat->kswapd_wait);
3938 }
3939
3940 #ifdef CONFIG_HIBERNATION
3941 /*
3942  * Try to free `nr_to_reclaim' of memory, system-wide, and return the number of
3943  * freed pages.
3944  *
3945  * Rather than trying to age LRUs the aim is to preserve the overall
3946  * LRU order by reclaiming preferentially
3947  * inactive > active > active referenced > active mapped
3948  */
3949 unsigned long shrink_all_memory(unsigned long nr_to_reclaim)
3950 {
3951         struct scan_control sc = {
3952                 .nr_to_reclaim = nr_to_reclaim,
3953                 .gfp_mask = GFP_HIGHUSER_MOVABLE,
3954                 .reclaim_idx = MAX_NR_ZONES - 1,
3955                 .priority = DEF_PRIORITY,
3956                 .may_writepage = 1,
3957                 .may_unmap = 1,
3958                 .may_swap = 1,
3959                 .hibernation_mode = 1,
3960         };
3961         struct zonelist *zonelist = node_zonelist(numa_node_id(), sc.gfp_mask);
3962         unsigned long nr_reclaimed;
3963         unsigned int noreclaim_flag;
3964
3965         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
3966         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
3967         set_task_reclaim_state(current, &sc.reclaim_state);
3968
3969         nr_reclaimed = do_try_to_free_pages(zonelist, &sc);
3970
3971         set_task_reclaim_state(current, NULL);
3972         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
3973         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
3974
3975         return nr_reclaimed;
3976 }
3977 #endif /* CONFIG_HIBERNATION */
3978
3979 /* It's optimal to keep kswapds on the same CPUs as their memory, but
3980    not required for correctness.  So if the last cpu in a node goes
3981    away, we get changed to run anywhere: as the first one comes back,
3982    restore their cpu bindings. */
3983 static int kswapd_cpu_online(unsigned int cpu)
3984 {
3985         int nid;
3986
3987         for_each_node_state(nid, N_MEMORY) {
3988                 pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
3989                 const struct cpumask *mask;
3990
3991                 mask = cpumask_of_node(pgdat->node_id);
3992
3993                 if (cpumask_any_and(cpu_online_mask, mask) < nr_cpu_ids)
3994                         /* One of our CPUs online: restore mask */
3995                         set_cpus_allowed_ptr(pgdat->kswapd, mask);
3996         }
3997         return 0;
3998 }
3999
4000 /*
4001  * This kswapd start function will be called by init and node-hot-add.
4002  * On node-hot-add, kswapd will moved to proper cpus if cpus are hot-added.
4003  */
4004 int kswapd_run(int nid)
4005 {
4006         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(nid);
4007         int ret = 0;
4008
4009         if (pgdat->kswapd)
4010                 return 0;
4011
4012         pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
4013         if (IS_ERR(pgdat->kswapd)) {
4014                 /* failure at boot is fatal */
4015                 BUG_ON(system_state < SYSTEM_RUNNING);
4016                 pr_err("Failed to start kswapd on node %d\n", nid);
4017                 ret = PTR_ERR(pgdat->kswapd);
4018                 pgdat->kswapd = NULL;
4019         }
4020         return ret;
4021 }
4022
4023 /*
4024  * Called by memory hotplug when all memory in a node is offlined.  Caller must
4025  * hold mem_hotplug_begin/end().
4026  */
4027 void kswapd_stop(int nid)
4028 {
4029         struct task_struct *kswapd = NODE_DATA(nid)->kswapd;
4030
4031         if (kswapd) {
4032                 kthread_stop(kswapd);
4033                 NODE_DATA(nid)->kswapd = NULL;
4034         }
4035 }
4036
4037 static int __init kswapd_init(void)
4038 {
4039         int nid, ret;
4040
4041         swap_setup();
4042         for_each_node_state(nid, N_MEMORY)
4043                 kswapd_run(nid);
4044         ret = cpuhp_setup_state_nocalls(CPUHP_AP_ONLINE_DYN,
4045                                         "mm/vmscan:online", kswapd_cpu_online,
4046                                         NULL);
4047         WARN_ON(ret < 0);
4048         return 0;
4049 }
4050
4051 module_init(kswapd_init)
4052
4053 #ifdef CONFIG_NUMA
4054 /*
4055  * Node reclaim mode
4056  *
4057  * If non-zero call node_reclaim when the number of free pages falls below
4058  * the watermarks.
4059  */
4060 int node_reclaim_mode __read_mostly;
4061
4062 #define RECLAIM_OFF 0
4063 #define RECLAIM_ZONE (1<<0)     /* Run shrink_inactive_list on the zone */
4064 #define RECLAIM_WRITE (1<<1)    /* Writeout pages during reclaim */
4065 #define RECLAIM_UNMAP (1<<2)    /* Unmap pages during reclaim */
4066
4067 /*
4068  * Priority for NODE_RECLAIM. This determines the fraction of pages
4069  * of a node considered for each zone_reclaim. 4 scans 1/16th of
4070  * a zone.
4071  */
4072 #define NODE_RECLAIM_PRIORITY 4
4073
4074 /*
4075  * Percentage of pages in a zone that must be unmapped for node_reclaim to
4076  * occur.
4077  */
4078 int sysctl_min_unmapped_ratio = 1;
4079
4080 /*
4081  * If the number of slab pages in a zone grows beyond this percentage then
4082  * slab reclaim needs to occur.
4083  */
4084 int sysctl_min_slab_ratio = 5;
4085
4086 static inline unsigned long node_unmapped_file_pages(struct pglist_data *pgdat)
4087 {
4088         unsigned long file_mapped = node_page_state(pgdat, NR_FILE_MAPPED);
4089         unsigned long file_lru = node_page_state(pgdat, NR_INACTIVE_FILE) +
4090                 node_page_state(pgdat, NR_ACTIVE_FILE);
4091
4092         /*
4093          * It's possible for there to be more file mapped pages than
4094          * accounted for by the pages on the file LRU lists because
4095          * tmpfs pages accounted for as ANON can also be FILE_MAPPED
4096          */
4097         return (file_lru > file_mapped) ? (file_lru - file_mapped) : 0;
4098 }
4099
4100 /* Work out how many page cache pages we can reclaim in this reclaim_mode */
4101 static unsigned long node_pagecache_reclaimable(struct pglist_data *pgdat)
4102 {
4103         unsigned long nr_pagecache_reclaimable;
4104         unsigned long delta = 0;
4105
4106         /*
4107          * If RECLAIM_UNMAP is set, then all file pages are considered
4108          * potentially reclaimable. Otherwise, we have to worry about
4109          * pages like swapcache and node_unmapped_file_pages() provides
4110          * a better estimate
4111          */
4112         if (node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP)
4113                 nr_pagecache_reclaimable = node_page_state(pgdat, NR_FILE_PAGES);
4114         else
4115                 nr_pagecache_reclaimable = node_unmapped_file_pages(pgdat);
4116
4117         /* If we can't clean pages, remove dirty pages from consideration */
4118         if (!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE))
4119                 delta += node_page_state(pgdat, NR_FILE_DIRTY);
4120
4121         /* Watch for any possible underflows due to delta */
4122         if (unlikely(delta > nr_pagecache_reclaimable))
4123                 delta = nr_pagecache_reclaimable;
4124
4125         return nr_pagecache_reclaimable - delta;
4126 }
4127
4128 /*
4129  * Try to free up some pages from this node through reclaim.
4130  */
4131 static int __node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4132 {
4133         /* Minimum pages needed in order to stay on node */
4134         const unsigned long nr_pages = 1 << order;
4135         struct task_struct *p = current;
4136         unsigned int noreclaim_flag;
4137         struct scan_control sc = {
4138                 .nr_to_reclaim = max(nr_pages, SWAP_CLUSTER_MAX),
4139                 .gfp_mask = current_gfp_context(gfp_mask),
4140                 .order = order,
4141                 .priority = NODE_RECLAIM_PRIORITY,
4142                 .may_writepage = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_WRITE),
4143                 .may_unmap = !!(node_reclaim_mode & RECLAIM_UNMAP),
4144                 .may_swap = 1,
4145                 .reclaim_idx = gfp_zone(gfp_mask),
4146         };
4147
4148         trace_mm_vmscan_node_reclaim_begin(pgdat->node_id, order,
4149                                            sc.gfp_mask);
4150
4151         cond_resched();
4152         fs_reclaim_acquire(sc.gfp_mask);
4153         /*
4154          * We need to be able to allocate from the reserves for RECLAIM_UNMAP
4155          * and we also need to be able to write out pages for RECLAIM_WRITE
4156          * and RECLAIM_UNMAP.
4157          */
4158         noreclaim_flag = memalloc_noreclaim_save();
4159         p->flags |= PF_SWAPWRITE;
4160         set_task_reclaim_state(p, &sc.reclaim_state);
4161
4162         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) > pgdat->min_unmapped_pages) {
4163                 /*
4164                  * Free memory by calling shrink node with increasing
4165                  * priorities until we have enough memory freed.
4166                  */
4167                 do {
4168                         shrink_node(pgdat, &sc);
4169                 } while (sc.nr_reclaimed < nr_pages && --sc.priority >= 0);
4170         }
4171
4172         set_task_reclaim_state(p, NULL);
4173         current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
4174         memalloc_noreclaim_restore(noreclaim_flag);
4175         fs_reclaim_release(sc.gfp_mask);
4176
4177         trace_mm_vmscan_node_reclaim_end(sc.nr_reclaimed);
4178
4179         return sc.nr_reclaimed >= nr_pages;
4180 }
4181
4182 int node_reclaim(struct pglist_data *pgdat, gfp_t gfp_mask, unsigned int order)
4183 {
4184         int ret;
4185
4186         /*
4187          * Node reclaim reclaims unmapped file backed pages and
4188          * slab pages if we are over the defined limits.
4189          *
4190          * A small portion of unmapped file backed pages is needed for
4191          * file I/O otherwise pages read by file I/O will be immediately
4192          * thrown out if the node is overallocated. So we do not reclaim
4193          * if less than a specified percentage of the node is used by
4194          * unmapped file backed pages.
4195          */
4196         if (node_pagecache_reclaimable(pgdat) <= pgdat->min_unmapped_pages &&
4197             node_page_state(pgdat, NR_SLAB_RECLAIMABLE) <= pgdat->min_slab_pages)
4198                 return NODE_RECLAIM_FULL;
4199
4200         /*
4201          * Do not scan if the allocation should not be delayed.
4202          */
4203         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) || (current->flags & PF_MEMALLOC))
4204                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4205
4206         /*
4207          * Only run node reclaim on the local node or on nodes that do not
4208          * have associated processors. This will favor the local processor
4209          * over remote processors and spread off node memory allocations
4210          * as wide as possible.
4211          */
4212         if (node_state(pgdat->node_id, N_CPU) && pgdat->node_id != numa_node_id())
4213                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4214
4215         if (test_and_set_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags))
4216                 return NODE_RECLAIM_NOSCAN;
4217
4218         ret = __node_reclaim(pgdat, gfp_mask, order);
4219         clear_bit(PGDAT_RECLAIM_LOCKED, &pgdat->flags);
4220
4221         if (!ret)
4222                 count_vm_event(PGSCAN_ZONE_RECLAIM_FAILED);
4223
4224         return ret;
4225 }
4226 #endif
4227
4228 /*
4229  * page_evictable - test whether a page is evictable
4230  * @page: the page to test
4231  *
4232  * Test whether page is evictable--i.e., should be placed on active/inactive
4233  * lists vs unevictable list.
4234  *
4235  * Reasons page might not be evictable:
4236  * (1) page's mapping marked unevictable
4237  * (2) page is part of an mlocked VMA
4238  *
4239  */
4240 int page_evictable(struct page *page)
4241 {
4242         int ret;
4243
4244         /* Prevent address_space of inode and swap cache from being freed */
4245         rcu_read_lock();
4246         ret = !mapping_unevictable(page_mapping(page)) && !PageMlocked(page);
4247         rcu_read_unlock();
4248         return ret;
4249 }
4250
4251 /**
4252  * check_move_unevictable_pages - check pages for evictability and move to
4253  * appropriate zone lru list
4254  * @pvec: pagevec with lru pages to check
4255  *
4256  * Checks pages for evictability, if an evictable page is in the unevictable
4257  * lru list, moves it to the appropriate evictable lru list. This function
4258  * should be only used for lru pages.
4259  */
4260 void check_move_unevictable_pages(struct pagevec *pvec)
4261 {
4262         struct lruvec *lruvec;
4263         struct pglist_data *pgdat = NULL;
4264         int pgscanned = 0;
4265         int pgrescued = 0;
4266         int i;
4267
4268         for (i = 0; i < pvec->nr; i++) {
4269                 struct page *page = pvec->pages[i];
4270                 struct pglist_data *pagepgdat = page_pgdat(page);
4271
4272                 pgscanned++;
4273                 if (pagepgdat != pgdat) {
4274                         if (pgdat)
4275                                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4276                         pgdat = pagepgdat;
4277                         spin_lock_irq(&pgdat->lru_lock);
4278                 }
4279                 lruvec = mem_cgroup_page_lruvec(page, pgdat);
4280
4281                 if (!PageLRU(page) || !PageUnevictable(page))
4282                         continue;
4283
4284                 if (page_evictable(page)) {
4285                         enum lru_list lru = page_lru_base_type(page);
4286
4287                         VM_BUG_ON_PAGE(PageActive(page), page);
4288                         ClearPageUnevictable(page);
4289                         del_page_from_lru_list(page, lruvec, LRU_UNEVICTABLE);
4290                         add_page_to_lru_list(page, lruvec, lru);
4291                         pgrescued++;
4292                 }
4293         }
4294
4295         if (pgdat) {
4296                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGRESCUED, pgrescued);
4297                 __count_vm_events(UNEVICTABLE_PGSCANNED, pgscanned);
4298                 spin_unlock_irq(&pgdat->lru_lock);
4299         }
4300 }
4301 EXPORT_SYMBOL_GPL(check_move_unevictable_pages);